Produção, isolamento e identificação de colorantes produzidos por fungos isolados de amostras do solo amazônico

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2017
Autor(a) principal: Oliveira, Luciana Aires de
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade do Estado do Amazonas
Brasil
UEA
Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia e Recursos Naturais da Amazônia
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://ri.uea.edu.br/handle/riuea/2071
Resumo: Synthetic dyes when used in over, may cause some toxic effects to health, such as mutagenicity, carcinogenic potential, hyperactivity in children, urticaria, stomach ache and vomit. Fungal dyes are an alternative to synthetic ones because they have the potential to present lower toxicity, greater biodegradability, besides being able to possess antimicrobial, antioxidant and anticancer activities. However, few studies have investigated the potential of the Amazonian fungi for dye production. The purpose of the present study were to produce, isolate and identify dyes produced by fungi from Amazonian soil. Two hundred fungal isolates obtained from samples of Amazonian soil and belonging to the Collection of Microorganisms of INPA were used in this study. The isolates were evaluated for their ability to produce dyes. The isolates that showed the most intense dyes were submitted to a submerged bioprocess and identified by sequencing of the ribosomal DNA ITS region. The most intense colorant produced by one of the fungi tested in these bioprocesses was subjected to preparative chromatography (thin-layer chromatography and column chromatography) and the isolated dye was identified by spectrophotometric methods (1H-NMR and 13C-NMR) and mass spectroscopy. Univariate experiments were performed to evaluate the influence of different bioprocess factors on dye production. As main results, we observed that of the 200 strain investigated, 45 were able to produce dyes. The strains Penicillium sclerotiorum LM 5679, Penicillium sp. LM 5903 and Penicillium sp. LM 5924 stood out producing the most intense dyes. The colored substance produced by Penicillium sclerotiorum LM 5679 has been isolated and chemically identified as an alkylresorcinol (5-pentadacylresorcinol). Regarding the influence of the bioprocess factors, sucrose, yeast extract and sodium nitrate increased production the dye. In view of the above results, the fungi of the Amazonian soil are potential producers of dyes and further studies on the stability, toxicity and applicability of these compounds are necessary for their subsequent insertion in the market. Keywords: Colorants, chemical characterization, bioprocess factors, Amazonian soil.
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The isolates that showed the most intense dyes were submitted to a submerged bioprocess and identified by sequencing of the ribosomal DNA ITS region. The most intense colorant produced by one of the fungi tested in these bioprocesses was subjected to preparative chromatography (thin-layer chromatography and column chromatography) and the isolated dye was identified by spectrophotometric methods (1H-NMR and 13C-NMR) and mass spectroscopy. Univariate experiments were performed to evaluate the influence of different bioprocess factors on dye production. As main results, we observed that of the 200 strain investigated, 45 were able to produce dyes. The strains Penicillium sclerotiorum LM 5679, Penicillium sp. LM 5903 and Penicillium sp. LM 5924 stood out producing the most intense dyes. The colored substance produced by Penicillium sclerotiorum LM 5679 has been isolated and chemically identified as an alkylresorcinol (5-pentadacylresorcinol). Regarding the influence of the bioprocess factors, sucrose, yeast extract and sodium nitrate increased production the dye. In view of the above results, the fungi of the Amazonian soil are potential producers of dyes and further studies on the stability, toxicity and applicability of these compounds are necessary for their subsequent insertion in the market. Keywords: Colorants, chemical characterization, bioprocess factors, Amazonian soil.Os corantes sintéticos quando utilizados em excesso, podem causar efeitos tóxicos para a saúde, como mutagenicidade, potencial carcinogênico, hiperatividade em crianças, urticária, indisposição gástrica e vômitos. Os corantes de origem fúngica são uma alternativa aos sintéticos porque possuem potencial para apresentar menor toxicidade, maior biodegradabilidade, além de poderem possuir atividades antimicrobianas, antioxidantes e anticancerígenas. Entretanto, poucos estudos investigaram o potencial dos fungos Amazônicos para a produção de colorantes. O presente estudo teve como objetivo produzir, isolar e identificar colorantes produzidos por fungos do solo Amazônico. Duzentos isolados fúngicos obtidos de amostras de solo Amazônico e pertencentes à Coleção de Micro-organismos do INPA foram utilizados nesse estudo. Os isolados foram avaliados quanto a sua capacidade de produzir colorantes. Os isolados que apresentaram os colorantes mais intensos foram conduzidos a bioprocesso submerso e identificados por sequenciamento da região ITS do rDNA. O colorante mais intenso foi submetido a metodologias de cromatografia preparativas (cromatografia em camada delgada e cromatografia em coluna) e o colorante isolado foi identificado por métodos espectrométricos (RMN-1H e RMN-13C e massas). Experimentos univariados foram realizados para avaliar a influência de diferentes fatores de bioprocesso na produção do colorante. Como principais resultados observou-se que, das 200 linhagens investigadas, 45 foram capazes de produzir colorantes. Os isolados Penicillium sclerotiorum LM 5679, Penicillium sp. LM 5903 e Penicillium sp. LM 5924 destacaram-se produzindo os colorantes mais intensos. A substância colorida produzida por Penicillium sclerotiorum LM 5679 foi isolada e quimicamente identificada como um alquilresorcinol (5-pentadacilresorcinol). Quanto à influência dos fatores do bioprocesso, sacarose, extrato de levedura e nitrato de sódio promoveram uma melhor produção do colorante. Diante dos resultados expostos, conclui-se que os fungos do solo Amazônico são potenciais produtores de colorantes e mais estudos sobre suas exigências nutricionais, estabilidade e toxicidade desses compostos são necessários para sua posterior inserção no mercado. Palavras chaves: Colorantes, caracterização química, fatores de bioprocessos, solo Amazônico.Universidade do Estado do AmazonasBrasilUEAPrograma de Pós-Graduação em Biotecnologia e Recursos Naturais da AmazôniaSouza, Érica Simplício deSouza, João Vicente Braga deSouza, Érica Simplício deOliveira, Luciana Aires de2020-03-19T00:37:05Z2024-09-05T17:29:19Z2020-03-182020-03-19T00:37:05Z2017-06-28info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://ri.uea.edu.br/handle/riuea/2071porALI, H. Biodegradation of synthetic dyes—a review. Water Air Soil Pollut, 213:251–73, 2010. ANGUELOVA, T; WARTHESEN, J. Degradation of lycopene, ɑ-carotene, and ß-carotene during lipid peroxidation. Journal of Food Science. v.65, n.1, p.71-75, 2000. BROWNING, D.F; WHITWORTH, D.E; HODGSON, D.A. Light induced carotenogenesis in Myxococcus xanthus: Functional characterization of the ECF sigma factor CarQ and antisigma factor CarR. Mol. Microbiol., 48: 237–251, 2003. CAMPOS, D. D. P. Extração, Purificação e Isolamento de Antocianinas de Jambolão (Syzygium cuminii) e Avaliação dos seus Efeitos Biológicos”. Dissertação de mestrado. Departamento de química analítica. Instituto de química. Universidade Estadual de Campinas. Campinas, São Paulo. 2006. CANTRELL, A; MCGARVEY, D.J; TRUSTCOTT, G; RANCON, F; BOHMM, F. Singlet oxygen quenching by dietary carotenoids in a model membrane environment. Archives of Biochemistry and Biophysics. 412, 47–54, 2003. CARO, Y; ANAMALE, L; FOUILLAUD, M; LAURENT, P; PETIT, T; DUFOSSÉ, L. Natural hydroxyanthraquinoid pigments as potent food grade colorants: An overview. Natural Products and Bioprospecting. v.2, p.174–193, 2012. CARVALHO, J.C. Desenvolvimento de bioprocesso para a produção de pigmentos a partir de Monascus por fermentação em substrato sólido. Universidade Federal do Paraná. Curitiba. Tese de Doutorado. p.90, 2004. CARVALHO, J. C. M.; MATSUDO, M. C.; BEZERRA, R. P.; SATO, S. Tecnologia de fermentações, p.111-112. In: VITOLO, M.; PESSOA JR, A.; SOUZA, G. M.; CARVALHO, J. C. M.; STEPHANO, M. A.; SATO, S. Biotecnologia Farmacêutica: aspectos sobre aplicação industrial. São Paulo: Blucher, 2015. CELESTINO, J. D. R.; CARVALHO, E. N.; LIMA, M. P.; LIMA, A. M.; OGUSKU, M. M.; SOUZA, J. V. B. Bioprospecting of Amazon soil fungi with the potential for pigment production. Process Biochemistry, v. 49, n. 4, p. 569–575, abr. 2014. CHAKRABORTY, S; GHOSH, U; CHAKRABORTY, S. Fungi: Its importance in biotechnology -A review on its past, present and future prospects. Journal of Pharmacy Research, v. 3, n. 12, p. 3059-3060, 2010. CHANDER, M; ARORA, D.S. Evaluation of some white-rot fungi for their potential to descolourise industrial dyes. Dyes and Pigments, 72: 192-198, 2007. CHANDI, G. K.; GILL, B. S. Production and Characterization of Microbial Carotenoids as an Alternative to Synthetic Colors: a Review. International Journal of Food Properties, v. 14, n. 3, p. 503–513, 29 mar. 2011. 35 CREŢU, R; BAHRIM, G; STEFAN, D; OLTEANU, M. Evaluation of physical and chemical characteristics of yellow colorant produced by Epicoccum nigrum MIUG 2.15 in crude extracts and emulsions. Roumanian Biotechnological Letters, v. 13, No. 5, supplement, p. 59-68, 2008. COUTO, S.R. Dye removal by immobilized fungi. Biotechnology Advances, 27: 227-235, 2009. DAWSON, T. L. Biosynthesis and synthesis of natural colours. Coloration Technology, v. 125, n. 2, p. 61–73, 16 mar. 2009. DOWNHAM, A.; COLLINS, P. Colouring our food in the last and next millennium. Int. J. Food Sci. Technolo., v. 35, p. 5-22, 2000. DUFOSSÉ, L. Microbial Production of Food Grade Pigments Microbial Production of Food Grade Pigments. Food Technol. Biotechnol, v. 44 (3), n. JANUARY 2006, p. 313–321, 2006. ESCRIBANO-BAILÓN, M. T.; SANTOS-BUELGA, C.; RIVAS-GONZALO, J. C.; Anthocyanins in cereals. J. Chromatogr., 1054, 129. 2004. EWING, G.W., Métodos Instrumentais de Análise Química, Volume II, Ed. Edgard Blücher LTDA, Ed. da Universidade de São Paulo, 1972. FANG, T. J.; WANG, J. M. Extractibility of astaxanthin in a mixed culture of a carotenoid over-producing mutant of Xanthophyllomyces dendrorhous and Bacillus circulans in two-stage batch fermentation. Process Biochem. v. 37, p. 1235–1245, 2002. FERREIRA, M. M. M.; OLIVEIRA, A. H. C.; SANTOS, N. S. Flavonas e fl avonóis : novas descobertas sobre sua estrutura química e função biológica Flavones and fl avonols : new insights into their chemical structure and biological function. Revista Agro@mbiente On-line, v. v. 2, n. 2, p. 57–60, 2008. GESSLER, N. N.; EGOROVA, A. S.; BELOZERSKAYA, T. A. Fungal anthraquinones. Applied Biochemistry and Microbiology. v. 49(2), p. 85–99, 2013. GUNASEKARAN, S e POORNIAMMAL, R., 2008. Optimization of fermentation conditions for red pigment production from Penicillium sp. under submerged cultivation. Afr. J. Biotechnol.,7(12):1894-1898. HARBORNE, J. B. Phytochemical Methods – A guide to modern techniques of plant analysis. 3rd. ed. New York: Chapman and Hall, 1998. JONES, J. D.; HOHN, T. M.; T.D. Leathers: Genetically Modified Strains of Fusarium sporotrichioides for Production of Lycopene and b-Carotene, Society of Industrial Microbiology Annual Meeting. San Diego, USA, p. 91, 2004. JUNG, H; KIM, C.; KIM, K.; SHIN, C.S. Color Characteristics of Monascus Pigments Derived by Fermentation with Various Amino Acids. J. Agric. Food Chem, 51, 1302-1306, 2003. 36 KANG, B.; ZHANG, X.; WU, Z.; WANG, Z.; PARK, S. Production of citrinin-free Monascus pigments by submerged culture at low pH. Enzyme and microbial technology, v. 55, p. 50–7, 5 fev. 2014. KOBYLEWSKI, S; JACOBSON, M.F. Toxicology of food dyes. Int J Occup Environ Health, 18:220–246. 2012. LI, L; SHAO, Y.C; LI, Q; YANG, S; CHEN, F.S. Identification of Mga1, a G-protein α-subunit gene involved in regulating citrinin and pigment production in Monascus ruber M7. FEMS Microbiol Lett 308:108–114. 2010. LIU, X.; OSAWA, T. Cis astaxanthin and especially 9-cis astaxanthin exhibits a higher antioxidant activity in vitro compared to the all-trans isomer. Biochem Biophys Res Commun, v. 357(1), p. 187-93, 2007. LOPES, F.C; TICHOTA, D.M; PEREIRA, J.Q; SEGALIN, J.; RIOS, A.O; BRANDELLI, A. Pigment Production by Filamentous Fungi on Agro-Industrial Byproducts: an Eco-Friendly Alternative. Appl Biochem Biotechnol. 171:616–625. 2013. LORENZ, R. T.; CYSEWSKI, G. R. Commercial potential for Haematococcus microalgae as a natural source of astaxanthin. Tibtech April, v. 18, 2000. MALIK, K; TOKKAS, J; GOYAL, S. Microbial Pigments: A review. International J. Microbial Resource Technol. ISSN 2278 – 3822. 2012. MAPARI, S. A S.; NIELSEN, K. F.; LARSEN, T. O.; FRISVAD, J. C.; MEYER, A. S.; THRANE, U. Exploring fungal biodiversity for the production of water-soluble pigments as potential natural food colorants. Current opinion in biotechnology, v. 16, n. 2, p. 231–8, abr. 2005. MAPARI, S.A.S; THRANE, U; MEYER, A.S. Fungal polyketide azaphilone pigments as future natural food colorants? Trends Biotechnol, 28:300–7. 2010. MEINICKE, R. M. Estudo da produção de pigmentos por Monascus ruber CCT 3802 utilizando glicerol como substrato em cultivo submerso. Dissertação apresentava à Universidade Federal de Santa Catarina como requisito para obtenção do título de Mestre em Engenharia de Alimentos. Florianópolis, 2008. MÉNDEZ, A; PÉREZ, C; MONTAÑÉZ, J.C; MARTÍNEZ, G; AGUILAR, C.N. Red pigment production by Penicillium purpurogenum GH2 is influenced by pH and temperature. J Zhejiang Univ-Sci B (Biomed & Biotechnol), 12:961–8. 2011. MENDONÇA, J. N. Identificação e Isolamento de colorantes naturais produzidos por Actinobactérias. Dissertação apresentada à Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto da Universidade de São Paulo, como parte das exigências para a obtenção do título de Mestre em Ciências, Área: Química. Ribeirão Preto, São Paulo, 2011. MEYER, V. Genetic engineering of filamentous fungi – Progress, obstacles and future trends. Biotechnology Advances, 26: 177-85, 2008. 37 MOHANKUMARI, H.P; NAIDU, A; VISHWANATHA, S; NARASIMHAMURTHY, K; VIJAYALAKSHMI, G. Safety evaluation of Monascus purpureus red mould rice in albino rats. Food Chem. Toxicol., 47: 1739-1746. 2009. NAGPAL, N; MUNJAL, N; CHATTERJEE, S. Microbial Pigments with Health Benefits - A Mini Review. Trends Biosci, 4: 157-160. 2011. NAVARRO, E.; LORCA-PASCUAL, J. M.; QUILES-ROSILLO, M. D.; NICOLAS, F. E.; GARRE, V.; TORRES-MARTINEZ, S.; RUIZ-VAZQUEZ, R.M. A negative regulator of light-inducible carotenogenesis in Mucor circinelloides. Mol. Genet. Genom. v. 266, p. 463–470, 2001. MORTENSEN, A. Carotenoids and other pigments as natural colorants. Pure and Applied Chemistry, v. 78, n. 8, p. 1477–1491, 1 jan. 2006. OKUMURA, F; SOARES, M.H.F.B.; CAVALHEIRO, E.TG. Identificação de pigmentos naturais de espécies vegetais utilizando-se cromatografia em papel. Quim. Nova, Vol. 25, No. 4, 680-683, 2002. OSMANOVA, N.; SCHULTZE, W.; AYOUB, N. Azaphilones: a class of fungal metabolites with diverse biological activities. Phytochemistry Reviews, v. 9, n. 2, p. 315–342, 21 mar. 2010. PEREIRA JR, N.; BON, E.P.S.; FERRARA, M.A. Séries em Biotecnologia. Escola de Química/UFRJ, Rio de Janeiro. 62 p v. 1. 2008. PRADO, M.A; GODOY, H.T. Corantes artificiais em alimentos. Alim.Nutr., v.14, n.2, p.237-250, 2003. RENHE, I. R. T.; VOLP, A. C. P.; VIDIGAL, J. G.; STRINGHETA, P. C. MONASCUS NA NUTRIÇÃO E SAÚDE. Alim. Nutr, v. v.17, n.3, p. 337–343, 2006. REYES, F. G. R.; PRADO, M. A. JECFA - Aditivos e Contaminantes Alimentares - Notícias ILSI Brasil v. 9, n.1, 9.5-6, set. 2001. RIBEIRO, E. P.; SERAVALLI, E. A. G. Química de Alimentos. Instituto Mauá de Tecnologia. Editora Edgard Blucher Ltda, 1ª edição, São Paulo, p. 155-157, 2004. SAKAKI, H.; NAKANISHI, T.; SATONAKA, K. Y.; MIKI, W.; FUJITA, T.; KOMEMUSHI, S. Properties of a high-torularhodin mutant of Rhodotorula glutinis cultivated under oxidative stress. J. Biosci. Bioeng. v. 89, p. 203–205, 2000. SANTOS, M. A.; MATEOS, L.; STAHMANN, K. P. Revuelta: Insertional Mutagenesis in the Vitamin B2 Producer Fungus Ashbya gossypii. In: Methods in Biotechnology: Microbial Processes and Products, v. 18, J.L. Barredo (Ed.), Humana Press Inc., p. 283–300, 2005. SANTOS-EBINUMA, V. C. Produção e extração de colorantes naturais de Penicillium purpurogenum DPUA 1275. Tese apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Tecnologia Bioquímico-Farmacêutica da Universidade de São Paulo para a obtenção do título de Doutor. São Paulo, 2013. 38 SARDARYAN, E. Food supplement. US Patent 0105864 A1. 2004. SARON, C; FELISBERT, M.I. Ação de colorantes na degradação e estabilização de polímeros. Química Nova, v.29, n.1, p. 124-128, 2006. SEN, R., SWAMINATHAN, T. Response surface modeling and optimization to elucidate and analyze the effects of inoculum age and size on surfactin production. Biochem. Eng. J, v. 21, p. 141–148, 2004. SIMOVA, E. D.; FRENGOVA, G. I.; BESHKOVA, D. M. Synthesis of carotenoids by Rhodotorula rubra GED8 co-cultured with yogurt starter cultures in whey ultrafiltrates, J. Ind. Microbiol. Biotechnol. v. 31, p. 115–121, 2004. SOUZA, A. C. S.; FEREIRA, C. V.; JUCÁ, M. B.; AOYAMA, H. Riboflavina: uma vitamina multifuncional. Quim. Nova, v. 28, n. 5, p. 887–891, 2005. STAHMANN, K. P.; REVUELTA, J. L.; SEULBERGER, H. Three biotechnical processes using Ashbya gossypii, Candida famata, or Bacillus subtilis compete with chemical riboflavin production. Appl. Microbiol. Biotechnol, v. 53 , p. 509–516, 2000. STURDIKOVA, M.; SLUGEN, D.; LESOVA, K.; ROSENBERG, M. Mikrobialna produkcia farbnych azaphilonovych metabolitov. Chem Listy, v. 94, p. 105–110, 2000. TAKAHASHI, J. A.; CARVALHO, S. A. Nutritional potential of biomass and metabolites from filamentous fungi. Current Research, Technology and Education Topics in Applied Microbiology and Microbial Biotechno, p. 1126–1135, 2010. TAKANO, H; OBITSU, S; BEPPU, T; UEDA, K. Light-induced carotenogenesis in Streptomyces coelicolor A3 (2): Identification of an extracytoplasmic function sigma factor that directs photodependent transcription of the carotenoid biosynthesis gene cluster. J. Bacteriol., 187: 1825–1832. 2005. TEIXEIRA, M. F. S.; MARTINS, M. S.; DA SILVA, J. C.; KIRSCH, L. S.; FERNANDES, O. C. C.; CARNEIRO, A. L. B.; DE CONTI, R.; DURAN, N. Amazonian Biodiversity: Pigments from Aspergillus and Penicillium - Characterizations, antibacterial activities and their toxicities. Current Trends in Biotechnology and Pharmacy, v. 6 (3), p. 300-311, 2012. TINOI, J.; RAKARIYATHAM, N.; DEMING, R. L. Simplex optimization of carotenoid production by Rhodotorula glutinis using hydrolyzed mung bean waste flour as substrate. Process Biochem. v. 40, p. 2551–2557, 2005. VALDUGA, E.; TATSCH, P. O.; TIGGEMANN, L.; TREICHEL, H.; TONIAZZO, G.; ZENI, J.; DI LUCCIO,M. Produção de carotenoides: Microorganismos como fonte de pigmentos naturais. Quim. Nova, v. 32, p. 2429-2436, 2009. VELMURUGAN, P. et al. Natural pigment extraction from five filamentous fungi for industrial applications and dyeing of leather. Carbohydrate Polymers, v. 79, n. 2, p. 262–268, jan. 2009. 39 WEIL, J.H. Bioquímica Geral. Fundação Gulbenkian. Lisboa. 2ª edição. p. 316, 2000. ZHANG, H; ZHAN, J; SU, K; ZHANG, Y. A kind of potential food additive produced by Streptomyces coelicolor: characteristics of blue pigment and identification of a novel compound, λ-actinorhodin. Food Chemistry, v.95, n.2, p.186-192, 2006.Atribuição-NãoComercial-SemDerivados 3.0 Brasilinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade do Estado do Amazonas (UEA)instname:Universidade do Estado do Amazonas (UEA)instacron:UEA2024-09-05T17:54:37Zoai:ri.uea.edu.br:riuea/2071Repositório InstitucionalPUBhttps://ri.uea.edu.br/server/oai/requestbibliotecacentral@uea.edu.bropendoar:2024-09-05T17:54:37Repositório Institucional da Universidade do Estado do Amazonas (UEA) - Universidade do Estado do Amazonas (UEA)false
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dc.relation.none.fl_str_mv ALI, H. Biodegradation of synthetic dyes—a review. Water Air Soil Pollut, 213:251–73, 2010. ANGUELOVA, T; WARTHESEN, J. Degradation of lycopene, ɑ-carotene, and ß-carotene during lipid peroxidation. Journal of Food Science. v.65, n.1, p.71-75, 2000. BROWNING, D.F; WHITWORTH, D.E; HODGSON, D.A. Light induced carotenogenesis in Myxococcus xanthus: Functional characterization of the ECF sigma factor CarQ and antisigma factor CarR. Mol. Microbiol., 48: 237–251, 2003. CAMPOS, D. D. P. Extração, Purificação e Isolamento de Antocianinas de Jambolão (Syzygium cuminii) e Avaliação dos seus Efeitos Biológicos”. Dissertação de mestrado. Departamento de química analítica. Instituto de química. Universidade Estadual de Campinas. Campinas, São Paulo. 2006. CANTRELL, A; MCGARVEY, D.J; TRUSTCOTT, G; RANCON, F; BOHMM, F. Singlet oxygen quenching by dietary carotenoids in a model membrane environment. Archives of Biochemistry and Biophysics. 412, 47–54, 2003. CARO, Y; ANAMALE, L; FOUILLAUD, M; LAURENT, P; PETIT, T; DUFOSSÉ, L. Natural hydroxyanthraquinoid pigments as potent food grade colorants: An overview. Natural Products and Bioprospecting. v.2, p.174–193, 2012. CARVALHO, J.C. Desenvolvimento de bioprocesso para a produção de pigmentos a partir de Monascus por fermentação em substrato sólido. Universidade Federal do Paraná. Curitiba. Tese de Doutorado. p.90, 2004. CARVALHO, J. C. M.; MATSUDO, M. C.; BEZERRA, R. P.; SATO, S. Tecnologia de fermentações, p.111-112. In: VITOLO, M.; PESSOA JR, A.; SOUZA, G. M.; CARVALHO, J. C. M.; STEPHANO, M. A.; SATO, S. Biotecnologia Farmacêutica: aspectos sobre aplicação industrial. São Paulo: Blucher, 2015. CELESTINO, J. D. R.; CARVALHO, E. N.; LIMA, M. P.; LIMA, A. M.; OGUSKU, M. M.; SOUZA, J. V. B. Bioprospecting of Amazon soil fungi with the potential for pigment production. Process Biochemistry, v. 49, n. 4, p. 569–575, abr. 2014. CHAKRABORTY, S; GHOSH, U; CHAKRABORTY, S. Fungi: Its importance in biotechnology -A review on its past, present and future prospects. Journal of Pharmacy Research, v. 3, n. 12, p. 3059-3060, 2010. CHANDER, M; ARORA, D.S. Evaluation of some white-rot fungi for their potential to descolourise industrial dyes. Dyes and Pigments, 72: 192-198, 2007. CHANDI, G. K.; GILL, B. S. Production and Characterization of Microbial Carotenoids as an Alternative to Synthetic Colors: a Review. International Journal of Food Properties, v. 14, n. 3, p. 503–513, 29 mar. 2011. 35 CREŢU, R; BAHRIM, G; STEFAN, D; OLTEANU, M. Evaluation of physical and chemical characteristics of yellow colorant produced by Epicoccum nigrum MIUG 2.15 in crude extracts and emulsions. Roumanian Biotechnological Letters, v. 13, No. 5, supplement, p. 59-68, 2008. COUTO, S.R. Dye removal by immobilized fungi. Biotechnology Advances, 27: 227-235, 2009. DAWSON, T. L. Biosynthesis and synthesis of natural colours. Coloration Technology, v. 125, n. 2, p. 61–73, 16 mar. 2009. DOWNHAM, A.; COLLINS, P. Colouring our food in the last and next millennium. Int. J. Food Sci. Technolo., v. 35, p. 5-22, 2000. DUFOSSÉ, L. Microbial Production of Food Grade Pigments Microbial Production of Food Grade Pigments. Food Technol. Biotechnol, v. 44 (3), n. JANUARY 2006, p. 313–321, 2006. ESCRIBANO-BAILÓN, M. T.; SANTOS-BUELGA, C.; RIVAS-GONZALO, J. C.; Anthocyanins in cereals. J. Chromatogr., 1054, 129. 2004. EWING, G.W., Métodos Instrumentais de Análise Química, Volume II, Ed. Edgard Blücher LTDA, Ed. da Universidade de São Paulo, 1972. FANG, T. J.; WANG, J. M. Extractibility of astaxanthin in a mixed culture of a carotenoid over-producing mutant of Xanthophyllomyces dendrorhous and Bacillus circulans in two-stage batch fermentation. Process Biochem. v. 37, p. 1235–1245, 2002. FERREIRA, M. M. M.; OLIVEIRA, A. H. C.; SANTOS, N. S. Flavonas e fl avonóis : novas descobertas sobre sua estrutura química e função biológica Flavones and fl avonols : new insights into their chemical structure and biological function. Revista Agro@mbiente On-line, v. v. 2, n. 2, p. 57–60, 2008. GESSLER, N. N.; EGOROVA, A. S.; BELOZERSKAYA, T. A. Fungal anthraquinones. Applied Biochemistry and Microbiology. v. 49(2), p. 85–99, 2013. GUNASEKARAN, S e POORNIAMMAL, R., 2008. Optimization of fermentation conditions for red pigment production from Penicillium sp. under submerged cultivation. Afr. J. Biotechnol.,7(12):1894-1898. HARBORNE, J. B. Phytochemical Methods – A guide to modern techniques of plant analysis. 3rd. ed. New York: Chapman and Hall, 1998. JONES, J. D.; HOHN, T. M.; T.D. Leathers: Genetically Modified Strains of Fusarium sporotrichioides for Production of Lycopene and b-Carotene, Society of Industrial Microbiology Annual Meeting. San Diego, USA, p. 91, 2004. JUNG, H; KIM, C.; KIM, K.; SHIN, C.S. Color Characteristics of Monascus Pigments Derived by Fermentation with Various Amino Acids. J. Agric. Food Chem, 51, 1302-1306, 2003. 36 KANG, B.; ZHANG, X.; WU, Z.; WANG, Z.; PARK, S. Production of citrinin-free Monascus pigments by submerged culture at low pH. Enzyme and microbial technology, v. 55, p. 50–7, 5 fev. 2014. KOBYLEWSKI, S; JACOBSON, M.F. Toxicology of food dyes. Int J Occup Environ Health, 18:220–246. 2012. LI, L; SHAO, Y.C; LI, Q; YANG, S; CHEN, F.S. Identification of Mga1, a G-protein α-subunit gene involved in regulating citrinin and pigment production in Monascus ruber M7. FEMS Microbiol Lett 308:108–114. 2010. LIU, X.; OSAWA, T. Cis astaxanthin and especially 9-cis astaxanthin exhibits a higher antioxidant activity in vitro compared to the all-trans isomer. Biochem Biophys Res Commun, v. 357(1), p. 187-93, 2007. LOPES, F.C; TICHOTA, D.M; PEREIRA, J.Q; SEGALIN, J.; RIOS, A.O; BRANDELLI, A. Pigment Production by Filamentous Fungi on Agro-Industrial Byproducts: an Eco-Friendly Alternative. Appl Biochem Biotechnol. 171:616–625. 2013. LORENZ, R. T.; CYSEWSKI, G. R. Commercial potential for Haematococcus microalgae as a natural source of astaxanthin. Tibtech April, v. 18, 2000. MALIK, K; TOKKAS, J; GOYAL, S. Microbial Pigments: A review. International J. Microbial Resource Technol. ISSN 2278 – 3822. 2012. MAPARI, S. A S.; NIELSEN, K. F.; LARSEN, T. O.; FRISVAD, J. C.; MEYER, A. S.; THRANE, U. Exploring fungal biodiversity for the production of water-soluble pigments as potential natural food colorants. Current opinion in biotechnology, v. 16, n. 2, p. 231–8, abr. 2005. MAPARI, S.A.S; THRANE, U; MEYER, A.S. Fungal polyketide azaphilone pigments as future natural food colorants? Trends Biotechnol, 28:300–7. 2010. MEINICKE, R. M. Estudo da produção de pigmentos por Monascus ruber CCT 3802 utilizando glicerol como substrato em cultivo submerso. Dissertação apresentava à Universidade Federal de Santa Catarina como requisito para obtenção do título de Mestre em Engenharia de Alimentos. Florianópolis, 2008. MÉNDEZ, A; PÉREZ, C; MONTAÑÉZ, J.C; MARTÍNEZ, G; AGUILAR, C.N. Red pigment production by Penicillium purpurogenum GH2 is influenced by pH and temperature. J Zhejiang Univ-Sci B (Biomed & Biotechnol), 12:961–8. 2011. MENDONÇA, J. N. Identificação e Isolamento de colorantes naturais produzidos por Actinobactérias. Dissertação apresentada à Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto da Universidade de São Paulo, como parte das exigências para a obtenção do título de Mestre em Ciências, Área: Química. Ribeirão Preto, São Paulo, 2011. MEYER, V. Genetic engineering of filamentous fungi – Progress, obstacles and future trends. Biotechnology Advances, 26: 177-85, 2008. 37 MOHANKUMARI, H.P; NAIDU, A; VISHWANATHA, S; NARASIMHAMURTHY, K; VIJAYALAKSHMI, G. Safety evaluation of Monascus purpureus red mould rice in albino rats. Food Chem. Toxicol., 47: 1739-1746. 2009. NAGPAL, N; MUNJAL, N; CHATTERJEE, S. Microbial Pigments with Health Benefits - A Mini Review. Trends Biosci, 4: 157-160. 2011. NAVARRO, E.; LORCA-PASCUAL, J. M.; QUILES-ROSILLO, M. D.; NICOLAS, F. E.; GARRE, V.; TORRES-MARTINEZ, S.; RUIZ-VAZQUEZ, R.M. A negative regulator of light-inducible carotenogenesis in Mucor circinelloides. Mol. Genet. Genom. v. 266, p. 463–470, 2001. MORTENSEN, A. Carotenoids and other pigments as natural colorants. Pure and Applied Chemistry, v. 78, n. 8, p. 1477–1491, 1 jan. 2006. OKUMURA, F; SOARES, M.H.F.B.; CAVALHEIRO, E.TG. Identificação de pigmentos naturais de espécies vegetais utilizando-se cromatografia em papel. Quim. Nova, Vol. 25, No. 4, 680-683, 2002. OSMANOVA, N.; SCHULTZE, W.; AYOUB, N. Azaphilones: a class of fungal metabolites with diverse biological activities. Phytochemistry Reviews, v. 9, n. 2, p. 315–342, 21 mar. 2010. PEREIRA JR, N.; BON, E.P.S.; FERRARA, M.A. Séries em Biotecnologia. Escola de Química/UFRJ, Rio de Janeiro. 62 p v. 1. 2008. PRADO, M.A; GODOY, H.T. Corantes artificiais em alimentos. Alim.Nutr., v.14, n.2, p.237-250, 2003. RENHE, I. R. T.; VOLP, A. C. P.; VIDIGAL, J. G.; STRINGHETA, P. C. MONASCUS NA NUTRIÇÃO E SAÚDE. Alim. Nutr, v. v.17, n.3, p. 337–343, 2006. REYES, F. G. R.; PRADO, M. A. JECFA - Aditivos e Contaminantes Alimentares - Notícias ILSI Brasil v. 9, n.1, 9.5-6, set. 2001. RIBEIRO, E. P.; SERAVALLI, E. A. G. Química de Alimentos. Instituto Mauá de Tecnologia. Editora Edgard Blucher Ltda, 1ª edição, São Paulo, p. 155-157, 2004. SAKAKI, H.; NAKANISHI, T.; SATONAKA, K. Y.; MIKI, W.; FUJITA, T.; KOMEMUSHI, S. Properties of a high-torularhodin mutant of Rhodotorula glutinis cultivated under oxidative stress. J. Biosci. Bioeng. v. 89, p. 203–205, 2000. SANTOS, M. A.; MATEOS, L.; STAHMANN, K. P. Revuelta: Insertional Mutagenesis in the Vitamin B2 Producer Fungus Ashbya gossypii. In: Methods in Biotechnology: Microbial Processes and Products, v. 18, J.L. Barredo (Ed.), Humana Press Inc., p. 283–300, 2005. SANTOS-EBINUMA, V. C. Produção e extração de colorantes naturais de Penicillium purpurogenum DPUA 1275. Tese apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Tecnologia Bioquímico-Farmacêutica da Universidade de São Paulo para a obtenção do título de Doutor. São Paulo, 2013. 38 SARDARYAN, E. Food supplement. US Patent 0105864 A1. 2004. SARON, C; FELISBERT, M.I. Ação de colorantes na degradação e estabilização de polímeros. Química Nova, v.29, n.1, p. 124-128, 2006. SEN, R., SWAMINATHAN, T. Response surface modeling and optimization to elucidate and analyze the effects of inoculum age and size on surfactin production. Biochem. Eng. J, v. 21, p. 141–148, 2004. SIMOVA, E. D.; FRENGOVA, G. I.; BESHKOVA, D. M. Synthesis of carotenoids by Rhodotorula rubra GED8 co-cultured with yogurt starter cultures in whey ultrafiltrates, J. Ind. Microbiol. Biotechnol. v. 31, p. 115–121, 2004. SOUZA, A. C. S.; FEREIRA, C. V.; JUCÁ, M. B.; AOYAMA, H. Riboflavina: uma vitamina multifuncional. Quim. Nova, v. 28, n. 5, p. 887–891, 2005. STAHMANN, K. P.; REVUELTA, J. L.; SEULBERGER, H. Three biotechnical processes using Ashbya gossypii, Candida famata, or Bacillus subtilis compete with chemical riboflavin production. Appl. Microbiol. Biotechnol, v. 53 , p. 509–516, 2000. STURDIKOVA, M.; SLUGEN, D.; LESOVA, K.; ROSENBERG, M. Mikrobialna produkcia farbnych azaphilonovych metabolitov. Chem Listy, v. 94, p. 105–110, 2000. TAKAHASHI, J. A.; CARVALHO, S. A. Nutritional potential of biomass and metabolites from filamentous fungi. Current Research, Technology and Education Topics in Applied Microbiology and Microbial Biotechno, p. 1126–1135, 2010. TAKANO, H; OBITSU, S; BEPPU, T; UEDA, K. Light-induced carotenogenesis in Streptomyces coelicolor A3 (2): Identification of an extracytoplasmic function sigma factor that directs photodependent transcription of the carotenoid biosynthesis gene cluster. J. Bacteriol., 187: 1825–1832. 2005. TEIXEIRA, M. F. S.; MARTINS, M. S.; DA SILVA, J. C.; KIRSCH, L. S.; FERNANDES, O. C. C.; CARNEIRO, A. L. B.; DE CONTI, R.; DURAN, N. Amazonian Biodiversity: Pigments from Aspergillus and Penicillium - Characterizations, antibacterial activities and their toxicities. Current Trends in Biotechnology and Pharmacy, v. 6 (3), p. 300-311, 2012. TINOI, J.; RAKARIYATHAM, N.; DEMING, R. L. Simplex optimization of carotenoid production by Rhodotorula glutinis using hydrolyzed mung bean waste flour as substrate. Process Biochem. v. 40, p. 2551–2557, 2005. VALDUGA, E.; TATSCH, P. O.; TIGGEMANN, L.; TREICHEL, H.; TONIAZZO, G.; ZENI, J.; DI LUCCIO,M. Produção de carotenoides: Microorganismos como fonte de pigmentos naturais. Quim. Nova, v. 32, p. 2429-2436, 2009. VELMURUGAN, P. et al. Natural pigment extraction from five filamentous fungi for industrial applications and dyeing of leather. Carbohydrate Polymers, v. 79, n. 2, p. 262–268, jan. 2009. 39 WEIL, J.H. Bioquímica Geral. Fundação Gulbenkian. Lisboa. 2ª edição. p. 316, 2000. ZHANG, H; ZHAN, J; SU, K; ZHANG, Y. A kind of potential food additive produced by Streptomyces coelicolor: characteristics of blue pigment and identification of a novel compound, λ-actinorhodin. Food Chemistry, v.95, n.2, p.186-192, 2006.
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