Almeida, Felipe Alves deVanetti, Maria Cristina DantasSalgado, Cleonice Aparecida2023-09-062023-09-062023-05-03SALGADO, Cleonice Aparecida. Aplicação de microrganismos lipolíticos em alimentos e na biodegradação de poliuretanos. 2023. 105 f. Tese (Doutorado em Microbiologia Agrícola) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2023.https://locus.ufv.br//handle/123456789/31471Os microrganismos são considerados fontes inestimáveis de compostos extracelulares, como enzimas, tornando-os o centro da investigação científica, tanto nos aspectos de biodeterioração em que estão envolvidos, quanto para aplicação biotecnológica. As lipases são enzimas responsáveis principalmente, pela hidrólise dos triacilgliceróis e amplamente exploradas comercialmente. Além da hidrólise, conseguem catalisar a reação reversa, a esterificação e, também reações como transesterificação, interesterificação, acidólise e aminólise. Dese modo, as lipases são reconhecidas como catalisadores promissores no melhoramento da qualidade sensorial de diversos produtos alimentícios além de, biodegradarem diversos substratos. A lipase de Serratia liquefaciens L135 foi identificada como uma poliuretanase, ou seja, uma enzima com a capacidade de biodegradar poliuretanos (PU). Este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de explorar o potencial desta enzima na indústria de alimentos e na biodegradação de poliuretanos por S. liquefaciens isoladamente ou em consórcio microbiano. Para isso buscou-se isolar potenciais biodegradadores de PU do intestino de larvas de Galleria mellonella e avaliar o efeito da associação com S. liquefaciens na biodegradação de PU in vitro. O primeiro capítulo apresenta uma revisão de literatura que abrange as aplicações de lipases em indústrias de laticínios; óleos e gorduras; panificação e confeitaria; carnes; sabores e aromas; e outras indústrias alimentícias. Além disso, aborda as técnicas de fermentação de baixo custo e engenharia de proteínas, como promissoras para produção de lipases microbianas. No segundo capítulo são apresentados resultados de estudos in silico e in vitro do potencial biodegradador de PU por S. liquefaciens L135 e sua poliuretanase. Para o estudo in silico, foram construídos monômeros e tetrâmeros de PU para realizar o docking molecular com a poliuretanase modelada e validada de S. liquefaciens. Foi possível verificar que os PU ligaram ao resíduo de aminoácido S207, que faz parte da tríade catalítica e é responsável pela ação hidrolítica da poliuretanase. Os monômeros apresentaram melhores scores de ligações, quando comparados com os tetrâmeros, devido às interações estéricas repulsivas. Os PU, Impranil® e poli[4,4'-metilenobis(fenilisocianato)-alt-1,4- butanodiol/di(propilenoglicol)/policaprolactona] (PCLMDI), foram usados para as análises in vitro. A biodegradação do Impranil® por S. liquefaciens e sua poliuretanase foi confirmada em ágar pela formação de halos transparentes. Além disso, foram preparados discos de Impranil® e filmes de PCLMDI e a biodegradação durante o cultivo de S. liquefaciens foi avaliada por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Foi possível averiguar a formação de rachaduras e poros na superfície dos PU, configurando o processo de biodegradação. No terceiro capítulo, foi feito o isolamento da bactéria Staphylococcus warneri do intestino da larva de G. mellonella, com potencial de biodegradação de PU. O isolado S. warneri, denominado de UFV_01.21, foi avaliado em cultura pura e em consórcio com S. liquefaciens L135 para biodegradação de PU e, em ambas condições, o Impranil® foi utilizado como única fonte de carbono. Com seis dias de incubação, suspensões de Impranil® em caldo Luria-Bertani (LB) inoculadas com S. liquefaciens, S. warneri e com consórcio microbiano, apresentaram 88, 96 e 76% de biodegradação, respectivamente. Tanto nos discos de Impranil®, quanto em filmes de PCLMDI, S. warneri em cultura pura e em consórcio com S. liquefaciens foi capaz de aderir e formar biofilmes. Por MEV, foi possível confirmar a biodegradação devido a formação de rachaduras, sulcos, poros e rugosidades nas superfícies dos PU avaliados. Esses resultados reforçam o potencial dos microrganismos e suas enzimas para biodegradação de PU. Palavras-chave: Biocatalisadores. Biodegradação. Consórcio Microbiano. Docking Molecular.Microorganisms are considered invaluable sources of extracellular compounds, such as enzymes, making them the center of scientific investigation, both in the aspects of biodeterioration in which they are involved, and for biotechnological application. Lipases are enzymes mainly responsible for the hydrolysis of triacylglycerols and are widely exploited commercially. In addition to hydrolysis, they can catalyze the reverse reaction, esterification, and also reactions such as transesterification, interesterification, acidolysis and aminolysis. Thus, lipases are recognized as promising catalysts in improving the sensory quality of various food products, in addition to biodegrading various substrates. Serratia liquefaciens L135 lipase was identified as a polyurethanase, that is, an enzyme capable of biodegrading polyurethanes (PU). This work was developed with the objective of exploring the potential of this enzyme in the food industry and in biodegradation of polyurethanes by S. liquefaciens alone or in microbial consortium. For this, we sought to isolate potential PU biodegraders from the intestine of Galleria mellonella larvae and evaluate the effect of the association with S. liquefaciens on PU biodegradation in vitro. The first chapter presents a literature review covering the applications of lipases in the dairy industry; oil and fat; baking and confectionery; meat; flavors and aromas; and other food industries. In addition, it discusses low-cost fermentation and protein engineering techniques as promising for the production of microbial lipases. In the second chapter, results of in silico and in vitro studies of the biodegradation potential of PU by S. liquefaciens L135 and its polyurethanase are presented. For the in silico study, PU monomers and tetramers were constructed to perform molecular docking with the modeled and validated polyurethanase from S. liquefaciens. It was possible to verify that the PU bound to the amino acid residue S207, which is part of the catalytic triad and is responsible for the hydrolytic action of the polyurethanase. Monomers showed better binding scores when compared to tetramers, due to repulsive steric interactions. PU, Impranil® and poly[4,4′-methylenebis(phenyl isocyanate)-alt-1,4- butanediol/di(propylene glycol)/polycaprolactone] (PCLMDI) were used for in vitro analyses. The biodegradation of Impranil® by S. liquefaciens and its polyurethanase was confirmed in agar by the formation of transparent halos. Furthermore, Impranil ® disks and PCLMDI films were prepared and the biodegradation during S. liquefaciens cultivation was evaluated by scanning electron microscopy (SEM). It was possible to verify the formation of cracks and pores on the surface of the PU, configuring the biodegradation process. In the third chapter, the bacteria Staphylococcus warneri was isolated from the intestine of G. mellonella larvae, with potential for biodegradation of PU. The isolated S. warneri, called UFV_01.21, was evaluated in pure culture and in consortium with S. liquefaciens L135 for PU biodegradation and, in both conditions, Impranil® was used as the only carbon source. With six days of incubation, suspensions of Impranil® in Luria-Bertani (LB) broth inoculated with S. liquefaciens, S. warneri and with microbial consortium showed 88, 96 and 76% of biodegradation, respectively. Both on Impranil® disks and on PCLMDI films, S. warneri in pure culture and in consortium with S. liquefaciens was able to adhere and form biofilms. By SEM, it was possible to confirm the biodegradation due to the formation of cracks, furrows, pores and roughness on the surfaces of the evaluated PU. These results reinforce the potential of microorganisms and their enzymes to biodegrade PU. Keywords: Biocatalysts. Biodegradation. Microbial Consortium. Molecular Docking.porAcesso AbertoLipaseCatálisePoliuretanas - BiodegradaçãoAlimentos - QualidadeTesehttps://doi.org/10.47328/ufvbbt.2023.255Ciências Agrárias