Cassava biopolymer polyamide hydrogel accelerates healing of induced skin woundsin rats / Hidrogel de biopolímero de poliamido de mandioca acelera o processo de cicatrização em feridas cutâneas induzidas em ratos

This study aimed to macroscopically and microscopically evaluate the healing of skin wounds induced in rats by topical application of cassava polyamide biopolymer hydrogel. In total, 32 rats were used and divided into four groups (n= 8): negative control - saline solution; positive control - use of commercial ointment; experimental group - I - ointment + cassava hydrogel; experimental group - II - cassava hydrogel. A 1cm2 wound induced on the animals dorsum was treated and evaluated. At day 21 post-operation, the animals were sacrificed by anesthetic overdose, and then 1cm2 of cicatricial skin from the wound region was collected. The material was cut to evaluate healing. In the macroscopic evaluation, complete healing was observed at the end of 21 days. Re-epithelialization was observed histologically; the connective tissue in the negative control, positive, and experimental - I groups was characterized by an abundance of collagen fibers, fibroblasts, and blood vessels. In experimental group - II additional healing was observed, as evidenced by the arrangement of collagen fibers and fibroblasts, and the reduction of neoformed vessels. Thus, we concluded that the hydrogel can assist in healing skin wounds, especially in the remodeling phase.(AU)

O objetivo deste estudo foi avaliar macro e microscopicamente a cicatrização de feridas cutâneas induzidas em ratos, a partir da aplicação tópica do hidrogel de biopolímero de poliamido de mandioca. Trinta e dois ratos foram divididos em quatro grupos (n= 8): controle negativo, tratado com solução salina; controle positivo, com pomada comercial; grupo experimental - I, com pomada + hidrogel de mandioca; grupo experimental - II, com hidrogel de mandioca. Feridas induzidas de 1cm 2 no dorso dos animais foram tratadas e avaliadas em intervalos de três a quatro dias. No 21º dia do pós-operatório, os animais foram mortos por aprofundamento anestésico, em seguida foi coletado 1cm 2 de pele da região cicatricial. O material foi cortado, corado pelas técnicas de hematoxilina-eosina e azocarmine-G, para avaliação da cicatrização. Na avaliação macroscópica, foi observada cicatrização completa no final do período de 21 dias. Histologicamente, observou-se reepitelização, o tecido conjuntivo no grupos controle negativo, positivo e experimental - I se caracterizou pela abundância de fibras colágenas, fibroblastos e vasos sanguíneos. No grupo experimental - II, a cicatrização sugere avanço de etapas, evidenciado pelo arranjo das fibras colágenas, pela redução de fibroblastos e dos vasos neoformados. Assim, foi possível concluir que o hidrogel de biopolímero de amido de mandioca pode auxiliar na cicatrização de feridas cutâneas, principalmente na fase de remodelação.(AU)

Characteristics of cassava starch fermentation wastewater based on structural degradation of starch granules / Características das águas residuais da fermentação do amido de mandioca com base na degradação estrutural dos grânulos de amido

ABSTRACT: Sour cassava starch is a naturally modified starch produced by fermentation and sun drying, achieving the property of expansion upon baking. Sour cassava starch' bakery products can be prepared without the addition of yeast and it is gluten free. The fermentation process associated with this product has been well studied, but the wastewater, with high acidity and richness in other organic compounds derived from starch degradation, requires further investigation. In this study, the structure of solids present in this residue was studied, seeking to future applications for new materials. The solids of the wastewater were spray dried with maltodextrin (MD) with dextrose equivalent (DE) of 5 and 15 and the structure of the powder was evaluated by scanning electron microscopy. A regular structure with a network arrangement was observed for the dried material with MD of 5 DE, in contrast to the original and fermented starches structure, which suggests a regular organization of this new material, to be studied in future applications.

RESUMO: O polvilho azedo é um amido naturalmente modificado, produzido por fermentação e seco ao sol, atingindo a propriedade de expansão. Produtos de panificação a partir do polvilho azedo podem ser preparados sem a adição de leveduras e são livres de glúten. O processo fermentativo tem sido exaustivamente estudado, mas as águas residuais com elevada acidez e ricas em compostos orgânicos derivados da degradação do amido, requerem futuros trabalhos. Neste estudo, a estrutura dos sólidos presentes nesse efluente foi estudada vislumbrando futuras aplicações para estes novos materiais. Os sólidos contidos na água residual foram secos em spray dryer com maltodextrina (MD), com equivalente de dextrose (DE) de 5 e 15. A estrutura das partículas foi observada por microscopia eletrônica de varredura. Uma estrutura regular com arranjo em rede foi observada para o material seco com MD DE 5, em características que diferem das estruturas do amido nativo e do amido fermentado, o que sugere uma nova e regular organização estrutural com futuras aplicações a serem determinadas.

Produção de biodiesel de terceira geração a partir de microalgas / Third generation biodiesel production from microalgae

O objetivo do estudo foi avaliar o biodiesel de 3 a geração produzido a partir do cultivo heterotrófico da microalga Phormidium sp., empregando amido de mandioca como fonte de carbono orgânico. Um planejamento experimental foi realizado para determinar as condições ótimas de temperatura e razão C/N. A partir da obtenção das melhores condições de cultivo desenvolveram-se cultivos em batelada e batelada alimentada em biorreator e avaliaram-se as características do biodiesel produzido. Os resultados indicaram que a temperatura de 30ºC e a razão C/N de 68 são as condições ideais do processo. As maiores produtividades em biomassa (50,41mgL-1h-1) e lipídica (7,49mgL-1h-1) foram obtidas no cultivo em batelada. Os ácidos graxos com maior representatividade foram os ácidos caproico (65,29%) e oleico (23,88%). As propriedades de combustão do biodiesel: conteúdo de ésteres (99,9%), número de cetano (54,88), índice de iodo (21,47gI2100g-1), grau de instauração (23,88%) e ponto de entupimento de filtro a frio (39,21ºC) se mostraram adequadas às principais normativas nacionais e internacionais.

The aim of the study was to evaluate the third generation biodiesel produced from heterotrophic cultivation of the microalgae Phormidium sp. employing cassava starch as source of organic carbon. An experimental design was performed to determine the optimal conditions of temperature and C/N ratio. From the best growing conditions, was developed cultivations in batch and fed-batch in a bioreactor and evaluated the biodiesel quality. The results indicate that the temperature of 30ºC and the C/N ratio of 68 are the ideal conditions of the process. The highest biomass productivity (50.41mgL-1h-1) and lipid productivity (7.49mgL-1h-1) were obtained in batch cultivations. The fatty acids most representative were caproic acid (65.29%) and oleic acid (23.88%). The fuel properties of biodiesel: ester content of 99.9%, cetane number of 54.88, iodine value of 21.47gI100g-1, unsaturation degree of 23.88% and a cold filter plugging point of 39.21ºC, comply with the main international and national standards.

Análises das propriedades físicas e antimicrobianas de filmes a base de amigo contendo óleo essencial de Tetradenia riparia (Hochst.) Codd e Rosmarinus officinalis L. - Lamiaceae / Analysis of physical and antimicrobial properties of films based on starch containing Tetradonia riparia (Hochst.) and Rosmarinus officinalis L Clodd - Lamiaceae essential oil / Análisis de las propiedades físicas y antimicrobianas de películas a base de almidón conteniendo aceite esencial de Tetradenia riparia (Hochst.) Codd e Rosmarinus officinalis L. - Lamiaceae

Objetivando reduzir os impactos ambientais decorrentes do acúmulo de plásticos sintéticos, estão sendo desenvolvidas embalagens derivadas de polímeros renováveis, os chamados filmes biodegradáveis. Empregados na cobertura de produtos desidratados e frescos são capazes de conservar suas características sensoriais, valor nutritivo e evitar o desenvolvimento de micro-organismos (MO). Com este intuito, foram produzidos filmes com amido acetilado, gelatina e plastificante impregnados com óleos essenciais de Tetradenia riparia (Hochst.) Codd e Rosmarinus officinalis nas concentrações de 0,25; 0,5; 1; 2 e 3% (em relação à massa total do filme). Os parâmetros avaliados foram a espessura, solubilidade, opacidade e a capacidade de inibição microbiana frente aos micro-organismos Escherichia coli, Staphylococcus aureus e Candida albicans. Após a adição do óleo, observou-se redução na espessura nos filmes contendo R. officinalis quando comparados ao controle negativo (CN). Já nos filmes com T. riparia, os valores foram semelhantes ao CN, indicando melhor compatibilidade entre reagentes dos filmes a esse óleo. As solubilidades desses filmes aumentaram ao incorporar os óleos, exceto nos filmes com 0,25 e 1% do óleo de T. riparia, em que os valores ficaram próximos ao CN. A opacidade dos filmes com óleo de R. officinalis aumentou com o aumento da concentração deste óleo na composição do filme, porém nos filmes com T. Riparia, ocorreu o contrário a opacidade diminuiu com o acréscimo deste óleo nos filmes. Quanto ao filme incorporado com cloranfenicol, nos três parâmetros não houve diferenças significativas ao compará-lo com o CN. No teste microbiológico, para todos os filmes analisados, os MO demonstraram resistência comparados aos halos formados pelo controle positivo. Portanto, novos estudos deverão ser realizados, objetivando aumentar a compatibilidade dos filmes com os óleos, bem como novos óleos poderão ser analisados.

In order to reduce the environmental impacts resulting from the accumulation of synthetic plastic, packaging derived from renewable polymers are being developed, which are known as biodegradable films. Used in dried and fresh products, they are able to retain their sensory characteristics and nutritional value, as well as preventing the development of microorganisms (MO). For this purpose, films with acetylated starch, gelatin and plasticizer impregnated with Tetradenia riparia (Hochst.) Codd and Rosmarinus officinalis essential oils at concentrations of 0.25, 0.5, 1, 2 and 3% (relative to the total weight of the film) have been developed. This paper assessed the thickness, solubility, opacity and the capacity to inhibit Escherichia coli, Staphylococcus aureus and Candida albicans in these films. After the addition of oil, a decrease in the thickness of film incorporated with R. officinalis could be observed when compared to the negative control (NC). However, the film incorporated with T. riparia, the values were similar to the NC, indicating better compatibility between the film reagents and this oil. The solubility of these films increased when the oils were incorporated, except for the films with concentration of 0.25 and 1% of T. riparia oil, in which the values were close to the NC. The opacity of the films with R. officinalis oil increased with the increase in the concentration of oil in the composition of the film. However, in the films with T. riparia, the opposite could be noticed, that is, the opacity decreased with the addition of this oil in the films. For the films with chloramphenicol, there were no significant differences for the three parameters measured when compared to the NC. In the microbiological test, for all films analyzed, the MO showed resistance compared to the inhibition formed by the positive control. Therefore, further studies should be conducted in order to increase the compatibility of the films with the oils, as well as analyzing new oils;

Degranulação de neutrófilos ex-vivo por ação do polímero de amido de mandioca / Degranulation of neutrophils ex-vivo by the action of polymer cassava's starch

Os neutrófilos têm papel essencial na defesa do hospedeiro contra infecções. Quando estimulados respondem com aumento do consumo de oxigênio denominado "explosão respiratória", que gera grande quantidade de ânion superóxido e peróxido de hidrogênio, os quais desempenham importante função antimicrobiana, e subsequente degranulação de neutrófilos. Os polímeros são materiais amplamente utilizados em medicina veterinária. Vários estudos vêm sendo realizados na busca de novos polímeros e sua biocompatibilidade para uso médico. Um polímero de amido de mandioca (Manihot esculenta crantz) foi produzido no Laboratório de Química da Universidade Paranaense - Campus Umuarama, com objetivo de analisar a possibilidade de ocorrer degranulação de neutrófilos quando expostos ao amido. Os resultados iniciais mostraram uma ação bioinerte do polímero de amido de mandioca em diferentes concentrações quando colocado junto com neutrófilos. Dessa forma, este material tem aplicação potencial em biomateriais.

The neutrophils play an essential role in host defenses against infection. When stimulated it responds with an increase of consumption of oxygen known as 'respiratory burst', so generating a great quantity of superoxide anion and hydrogen peroxide, which play an important function antimicrobial, and subsequent degranulation of neutrophils. Polymers are materials largely used in veterinary medicine. Several studies have been carried out to find new polymers and their biocompatibility to medical use. One polymer of cassava's starch (Manihot esculenta crantz) was developed at the Paranaense University's Laboratory of Chemistry - Campus Umuarama City, aiming to analyze the neutrophils degranulation after exposition to this starch. The early results showed a bioinert action of the polymer of cassava's starch on different concentrations when it was in contact with neutrophils. Thus, this material is potentially indicated as biomaterial.

Modificación fíiica del almidón de yuca y evalución de la susceptibilidad a laa hidrólisis enzimática por una alfa miilasa / Physial modificaation of cassava starh and evaluation of susceptibillity to enzyme hydrolysis by alpha amylase / Modificção físicca do amido de mandiocay avaliação do susceptibilidadee à hidrólise enzimática com uma alfa mmilase

Almidón de yuca comercial (variedad MTAI8) se sometió a modificación física por sinéresis, extrusión, gelatinización y secado por rodillos. Al almidón nativo y a los almidones modificados se les determinó su morfología, cristalinidad, distribución molecular y susceptibilidad a la hidrólisis enzimática con una alfa amilasa porcina pancreática. En los almidones modificados físicamente se incrementó el grado de hidrólisis, en comparación con el almidón nativo. Sin embargo no se observaron diferencias estadísticamente significativas en el grado de hidrólisis entre los almidones modificados. El patrón de difracción de rayos X tipo A, presentado por el almidón de yuca nativo y su propiedad birrefringente se alteraron por los pretratamientos, presentándose difractogramas de estructuras amorfas y pérdida de la cruz de malta en los almidones modificados. La microscopía electrónica de barrido (MEB) demostró alteración en la apariencia y estructura del gránulo nativo, dando lugar a partículas de formas irregulares con superficies fragmentadas y rugosas como resultado del proceso de modificación. La cromatografía de exclusión sobre sepharosa 6B confirmó la desaparición de la fracción de alto peso molecular presente en el almidón nativo, con el consecuente incremento de las fracciones de bajo peso molecular en los almidones modificados.

Cassava starch (MTAI 8 variety) was subjected to syneresis, gelatinization, extrusion and processing by drum dryers. The morphology, crystallinity, molecular weight distribution and susceptibility to enzyme hydrolysis by porcine pancreatic a-amylase were determined before and after the physical treatments. The physically modified starches increased the extent of a-amylolysis, compared to the native one. However, there were not significant differences in the degree of amylolisis between the treatments during the procedure. Both the X-ray pattern type-A, presentedinthecassavastarch, and its birrefringent property, observed in polarized light, were altered by the treatments causing amorphous structures and the loss of the Maltese cross. When the modified starches were observed n scann ng electron micrographs (SEM), an alteration in the appearance and structure of the native granule was shown, where particles with irregular shape and fragmented and wrinkled surfaces could be seen as a result of the modification process. The profile of the size exclusion chromatography on sepharose 6B showed two characteristic fractions of high and low molecular weight in the native starch, while in modified starches only one peak was obtained showing low molecular weight. The data showed that the treatments modified the physical structure of the starch granule, allowing more accessibility for the enzyme to the amorphous and crystalline regions of starch.

Amido de mandioca comercial (variedade MTAI 8) foi submetido a modificação física por sinérese, extrusão, gelatinização e secado por tambor. Foram determinados para o amido nativo e os amidos modificados a sua morfologia, cristalinidade, distribuição molecular y susceptibilidade à hidrólise enzimática com uma alfa amilase porcina pancreática. Nos amidos modificados fisicamente foi verificado um aumento do nível de hidrólise, em comparação com o amido nativo. Porém, não se observaram diferenças estatisticamente significativas no nível de hidrólise entre os almidões modificados. O padrão de difracção de raios-X tipo A apresentado pelo amido de mandioca nativo e a sua propriedade birrefringente, foram alterados pelos prétratamentos, apresentando-se difractogramas de estruturas amorfas y perda da cruz de malta nos almidões modificados. A microscopia electrónica de barrido (MEB) demonstrou alteração na aparência e estrutura do granulo nativo, dando lugar a partículas de formas irregulares com superfícies fragmentadas e rugosas como resultado do processo de modificação. A cromatografia de exclusão sobre sepharosa 6B corroborou a desaparição da fracção de alto peso molecular presente no amido nativo, com o consequente aumento das fracções de baixo peso molecular nos almidões modificados.

Production and characterization of glucoamylase from fungus Aspergillus awamori expressed in yeast Saccharomyces cerevisiae using different carbon sources

Glucoamylase is widely used in the food industry to produce high glucose syrup, and also in fermentation processes for production beer and ethanol. In this work the productivity of the glucoamylase of Aspergillus awamori expressed by the yeast Saccharomyces cerevisiae, produced in submerged fermentation using different starches, was evaluated and characterized physico-chemically. The enzyme presented high specific activity, 13.8 U/mgprotein or 2.9 U/mgbiomass, after 48 h of fermentation using soluble starch as substrate. Glucoamylase presented optimum activity at temperature of 55ºC, and, in the substratum absence, the thermostability was for 1h at 50ºC. The optimum pH of activity was pH 3.5 - 4.0 and the pH stability between 5.0 and 7.0. The half life at 65ºC was at 30.2 min, and the thermal energy of denaturation was 234.3 KJ mol-1. The hydrolysis of different substrate showed the enzyme's preference for the substrate with a larger polymerization degree. The gelatinized corn starch was the substratum most susceptible to the enzymatic action.

A glucoamilase é amplamente utilizada na indústria de alimentos no processamento do amido para a produção de xarope com alto teor de glicose e também muito empregada nos processos de fermentação para produção de cerveja e etanol. Neste trabalho a glucoamilase de Aspergillus awamori expressa em Saccharomyces cerevisiae produzida sob fermentação líquida foi avaliada quanto à produtividade em diferentes amidos e caracterizada físico-quimicamente. A enzima apresentou alta atividade específica de 13,8 U/mg proteína e de 2,9 U/mg biomassa ao final de 48 h de fermentação em meio contendo amido solúvel. A glucoamilase apresentou temperatura ótima de atividade a 55ºC, e temperatura de desnaturação térmica na ausência de substrato por 1h a 50ºC. O pH ótimo de atividade foi na faixa de 3,5 - 4,0 e a estabilidade ao pH entre os valores 5,0 e 7,0. A meia vida a 65ºC foi 30,2 min., e a energia de desnaturação foi de 234.3 KJ mol-1. A hidrólise em diferentes substratos mostrou a preferência da enzima pelos substratos com maior grau de polimerização, sendo o amido de milho gelatinizado o substrato preferencial à ação enzimática.

Efeitos plastificante e antiplastificante do glicerol e do sorbitol em filmes biodegradáveis de amido de mandioca / Plasticizing and antiplasticizing effects of glycerol and sorbitol on biodegradable cassava starch films

Neste trabalho foram estudados os efeitos plastificante e antiplastificante do glicerol e do sorbitol sobre as propriedades de sorção de água e mecânicas de filmes de amido de mandioca . Os filmes foram produzidos por casting empregando-se amido de mandioca (3 g/ 100 g de solução filmogênica) e diferentes concentrações de glicerol ou sorbitol (0, 5, 10, 15, 30 e 40 g/100 g de amido). Glicerol e sorbitol apresentaram efeito antiplastificante quando empregados em baixas concentrações (≤ 15 g/100 g amido) e sob baixos valores de atividade de água (≤ 0,58). O efeito antiplastificante pode ser demonstrado pelo decréscimo da hidrofilicidade e da flexibilidade dos filmes nestas condições. Em concentrações mais elevadas de plastificante e sob maiores atividades de água, os plastificantes empregados exerceram o efeito esperado de plastificação.

In this work were studied the plasticizing ­ antiplasticizing effects of glycerol and sorbitol on moisturesorption and mechanical properties of cassava starch films. Films were produced by casting with cassavastarch (3g starch/100 g filmogenic solution) and different concentrations of glycerol or sorbitol (0, 5, 10, 15, 30and 40 g/100 g starch). Glycerol and sorbitol acted as antiplasticizers when used at a low concentration(≤ 15 g/100 g starch) and low values of water activity (≤ 0,58). The antiplasticizing effect could be demonstratedby the decrease in hydrophilicity and in flexibility of the films at these conditions. At higher concentrationsand higher water activity values, the employed plasticizers exerted its plasticizing effect