Produção de xilo-oligossacarídeos por hidrólise enzimática de xilanas
Autor: Elida Simone Guido (Currículo Lattes)
Resumo
Xilo-oligossacarídeos (XOs) são oligossacarídeos não digeríveis e fermentáveis que possuem propriedades prebióticas, além de outros potenciais efeitos benéficos à saúde humana. Os XOs apresentam ainda maior estabilidade à temperatura e ao pH quando comparados aos demais oligossacarídeos. O processo industrial mais empregado para a produção de XOs é a hidrólise enzimática de xilanas extraídas de materiais lignocelulósicos (MLCs), sendo que a endo--1,4-xilanase é a principal enzima responsável pela catálise desta reação. Com o atual aumento da demanda por compostos funcionais é cada vez mais necessário o desenvolvimento de estudos voltados para a produção viável de oligossacarídeos. Neste contexto, a presente tese buscou produzir XOs potencialmente prebióticos por hidrólise enzimática de diferentes xilanas com endo--1,4-xilanases de fungos filamentosos. Para tal, os preparados xilanolíticos comerciais oriundos de Aspergillus oryzae (Shearzyme®), Thermomyces lanuginosus (Spring Mono®) e Aspergillus niger (Hemicellulase Amano®) foram avaliados quanto à atividade de enzimas xilanolíticas e as endo--1,4-xilanases presentes foram caracterizadas e utilizadas na hidrólise da xilana de madeira de faia. Os resultados obtidos sugerem que o grau de polimerização (GP) e o rendimento dos XOs foram influenciados pela composição do preparado xilanolítico e pelas propriedades da endo--xilanase, e a produção de xilose foi maior para os extratos xilanolíticos com atividade de -xilosidase. A hidrólise da xilana de faia com endo--1,4-xilanases de T. lanuginosus (Spring Mono®) produziu mais de 90% de XOs, representados principalmente por xilobiose (X2) e xilotriose (X3), e apenas 6,47% de xilose nos hidrolisados, o que evidencia o potencial do extrato enzimático na obtenção de XOs prebióticos. Em seguida, os parâmetros de hidrólise enzimática foram estudados a fim de maximizar a produção de XOs de baixo GP (X2 X3), em razão do seu elevado efeito prebiótico. A concentração de substrato e temperatura tiveram maior influência no rendimento dos XOs produzidos por endo--1,4-xilanases de T. lanuginosus (Spring Mono®), sendo que na melhor condição de hidrólise (6,0% de xilana de faia, 133 U/g de enzima, pH 5,5, 60°C por 24 h) foram obtidos 17,48 mg/mL de X2 X3, o que corresponde a um incremento de 83% em relação à hidrólise inicial (9,55 mg/mL de XOs), e apenas 0,65 mg/mL de xilose. Tais hidrolisados são potencialmente prebióticos e promissores para a aplicação em alimentos. Posteriormente, as xilanas de casca (CA) e farelo (FA) de arroz, casca de soja (CS) e engaço de uva (EN) foram extraídas por diferentes métodos alcalinos (M1 e M2) e usadas em substituição à xilana de faia na condição de hidrólise enzimática predefinida. Os melhores rendimentos de xilana foram alcançados com o M1 e M2 para a CA (43 e 28%), e M2 para o EN (20%). A hidrólise da xilana de CA por endo--1,4-xilanases de T. lanuginosus (Spring Mono®) rendeu a maior quantidade de XOs de baixo GP (5,67 mg/mL), seguido pela xilana extraída de EN (2,91 mg/mL). No presente estudo, foi demonstrado que é possível obter XOs com potencial prebiótico por hidrólise de xilanas com endo--1,4-xilanases. Além disso, o uso de xilanas de materiais lignocelulósicos agroindustriais pouco explorados do Estado do Rio Grande do Sul, vem ao encontro da necessidade de agregar valor à cadeia produtiva e tornar viável a produção de XOs em larga escala.