Biotechnological Production of Oligosaccharides — Applications in the Food Industry

Oligosaccharides are carbohydrates, composed of up to twenty monosaccharides linked by glycosydic bonds, widely used in food and pharmaceutical industries. These compounds can be obtained by extraction from natural sources (milk, vegetables, fruits), and by chemical or biotechnological processes. In the last case, chemical structures and composition of the generated oligosaccharides depend on the type and source of enzymes, and on process conditions, including the initial concentration of substrate. Among the various functions of nondigestible oligosaccharides, one that has attracted attention is its prebiotic potential. The intestinal benefits of prebiotics, such as fructooligosaccharides and inulin as well as their symbiotic association with probiotic bacteria, encompass prevention and treatment of infectious diseases, including viral or bacterial diarrhea, and chronic inflammatory diseases such as ulcerative colitis. Other benefits attributed to prebiotics and probiotics include treatment of inflammatory intestinal and irritable bowel syndrome, prevention of cancer, and modulation of the immune system, mineral absorption and lipid metabolism. Fructooligosaccharides (FOS), galactooligosaccharides (GOS) and chitooligosaccharides (COS) have been widely studied for their prebiotic properties. Moreover, novel oligosaccharides with potential prebiotic activity are currently under investigation. This review will focus mainly on the biotechnological production, health benefits and applications of non-natural oligosaccharides in the food industry

Glucose-6-phosphate dehydrogenase production from genetically modified Saccharomyces cerevisiae by fed-bach fermentation process

Este trabalho tem como finalidade estudar e estabelecer alguns parâmetros no processo fermentativo descontínuo alimentado de uma levedura recombinante Saccharomyces cerevisiae W303-181, visando aumentar a obtenção da enzima glicose-6-fosfato desidrogenase (G6PDH). Foram feitas a padronização e otimização do preparo de inóculo de S. cerevisiae recombinante. Foram três as condições estudadas. Reduziu-se o tempo de preparo do inóculo de 114 h, da primeira condição, para e 64 e 48 h para a segunda e terceira condições, respectivamente. Essas duas últimas condições mostraram-se adequados para dar continuidade com os processos fermentativos. Foi feito um estudo de otimização da concentração de micronutrientes (adenina, histidina, triptofano e uracila) no meio de cultivo usando a metodologia de superfície de resposta. Concluiu-se que, ao empregar o meio de cultivo cujas concentrações dos micronutrientes tenham sido otimizadas, a atividade específica de G6PDH atingiu 7927 U/L, 3,2 vezes maior que para o meio controle. Estudou-se a influência da constante de tempo (K), na síntese de G6PDH em processo descontínuo alimentado com vazão de alimentação exponencialmente crescente e decrescente, utilizando meio de cultivo otimizado e não otimizado. Os valores estudados de K para vazão de alimentação exponencialmente crescente foram 0,2, 0,3, 0,5, 0,7 e 0,8 h-1 e, para a decrescente, foram 0,2, 0,5 e 0,8 h-1. Dentre os cultivos com vazão exponencialmente crescente e com meio de cultivo não otimizado, encontrou-se para K=0,2 h-1 uma atividade enzimática (558 U/L) 4,1 vezes maior que para a levedura selvagem. Dentre os cultivos nas vazões exponencialmente crescente e decrescente, encontrou-se para a vazão crescente e K=0,2 h-1 os maiores níveis de produção de G6PDH (847 U/L). Foram estudados a influência da concentração inicial de glicose e o tempo de alimentação do processo descontínuo alimentado com vazão de alimentação exponencialmente crescente e K=0,2h-1. Verificou-se que a concentração inicial de glicose não favoreceu a formação de biomassa ou a produção de enzimas. Contudo, determina e as máximas velocidades específicas de crescimento celular e de produção de G6PDH, com as maiores velocidades correspondendo às menores concentrações iniciais. Por fim, foi estudada a influência da concentração de leucina na síntese da G6PDH e verificou-se que teores de leucina entre 0-240 mg/L não influenciaram o crescimento celular ou a produção de enzima nos cultivos estudados.The purpose of this work is to study and to establish some parameters in the fed-batch process of a recombinant strain of Saccharomyces cerevisiae, aiming to increase the production the enzyme glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PDH). The recombinant S. cerevisiae inoculum preparation was standardized and optimized. Tree methods were studied. The inoculum preparation time was reduced to 114 h, from first method, to 64 and 48 h to second and third methods, respectively. These two last methods were adequate in order to proceed with the fermentation process. It was evaluated the best micronutrients (adenine, histidine, tryptophan and uracil) concentration in the cultivation medium to produce G6PDH, using a response surface methodology. We concluded that using cultivation medium witch optimized micronutrients concentration, the G6PDH activity reach 7927 U/L, 3.2 fold higher than to not optimized medium. The influence of time constant (K) on the G6PDH synthesis was studied at fed-batch bioreactor under exponentially increasing and decreasing feeding rates, using optimized medium cultivation and not optimized medium. The values for K at increasing rates were 0.2, 0.3, 0.5, 0.7 and 0.8 h-1, and for decreasing rates were 0.2, 0.5 and 0.8 h-1. Among K values for exponentially increasing rates with not optimized cultivation medium, K=02 h-1 shows higher G6PDH production (558U/L), 4.1 fold higher than wild yeast. Among cultivations proceeded with exponentially increasing and decreasing feeding rates and using a optimized medium, increasing rate and k=0.2 h-1 shows the higher G6PDH production (847 U/L) too. The initial glucose concentration and feeding time was studied at fed-batch bioreactor under exponentially increasing feeding rate with K=0.2 h-1. It was verified that initial glucose concentration do not favored mass or G6PDH production. Although, it determines the maximum G6PDH production and the maximum growth rates, with higher rates at lowest initial glucose concentration. At the end, the influence of leucin at G6PDH production was evaluated. It was verified that concentrations values between 0-240 mg/L did not showed influence at cell growth or G6PDH production, at the studied cultivations

USO RACIONAL DE PLANTAS MEDICINAIS E PLANTAS ALIMENTÌCIAS NÃO CONVENCIONAIS NOS MUNICÍPIOS DE MAGÈ E GUAPIMIRIM, RJ.

O presente trabalho apresenta os resultados preliminares do projeto desenvolvido pelo Laboratório de Farmacobotânica, em apoio à iniciativa do Comitê Gestor da Microbacia do Rio Cachoeira em conjunto com a EMATER – Rio na implementação do Projeto Desenvolvimento Rural Sustentável em Microbacias Hidrográficas do Estado do Rio de Janeiro - RIO RURAL BIRD. Esta microbacia, faz parte da baía de Guanabara, fica localizada no município de Magé/RJ, e tem como atividade econômica primária a agropecuária, ela está associada a problemas ambientais como deficiência de mata ciliar, assoreamento de rios e sua contaminação pelo uso excessivo de agrotóxicos. São objetivos do projeto: Incentivar o uso racional e responsável das plantas medicinais; Resgatar os saberes da população em relação às plantas da região, sobretudo quanto ao uso adequado das espécies alimentícias, medicinais e ornamentais; Incentivar o cultivo de espécies de uso medicinal nas hortas caseiras para emprego seguro através de orientações adequadas de emprego, dosagem, riscos e formas farmacêuticas adequadas para disponibilização dos princípios ativos. Através da realização de oficinas, os agricultores são instruídos e orientados em relação do uso racional de plantas medicinais e plantas alimentícias não convencionais (PANC), seu cultivo adequado, produção e sua preparação. As PANC escolhidas pelos agricultores estão sendo analisadas quanto à sua composição nutricional e avaliadas quanto á presença de compostos antinutricionais a fim de fornecer dados que orientem de forma precisa os modos de preparo e consumo pelos agricultores e seus familiares. Estão sendo elaborados e publicados manuais para orientação de aspectos ligados ao uso e dosagem, entre outros elementos, como material de consulta permanente para os agricultores e demais membros da comunidade. Foram publicados dois livros em formato de e-book em uma série de dez títulos previstos. O primeiro versa sobre plantas com atividade inseticida para uso em  cultivos orgânicos e agroecológicos  e um manual sobre uso racional de plantas medicinais com 40 espécies de plantas. O projeto alcança cinco anos de trabalhos com elevado grau de produção, incentivando os alunos de graduação ao trabalho de extensão com atendimento às demandas reais do público-alvo