Maximização da produção de endo--1,4-xilanase por Aureobasidium pullulans CCT 1261 e aplicação do extrato enzimático na síntese de xilo-oligossacarídeos e clarificação de suco
Autor: Nathiéli Bastos de Souza (Currículo Lattes)
Resumo
Endo--1,4-xilanases são enzimas capazes de hidrolisar a cadeia da xilana e produzir xilooligossacarídeos (XOs), que apresentam uma ampla gama de aplicações industriais. A maximização da produção de endo--1,4-xilanases por micro-organismos pode reduzir custos e fornecer uma enzima com alta capacidade catalítica, para aplicação no processo de clarificação de sucos e produção de XOs. Esse estudo teve como objetivo, maximizar a produção de endo--1,4-xilanases por Aureobasidium pullulans CCT 1261 utilizando casca de aveia pré-tratada como fonte de xilana, bem como a caracterização e aplicação da enzima na síntese de XOs e clarificação de suco de laranja. Primeiramente, os pré-tratamentos alcalinos e de ultrassom foram aplicados na casca de aveia, após, foi utilizada como substrato na produção de enzimas, realizada em frascos Erlenmeyer com 150 mL de meio de cultura e 2% de inóculo da levedura, incubados a 28 ºC por 120 h. A maximização da produção da endo--1,4-xilanase, foi realizada por Delineamento Composto Central (DCC) 24, e os efeitos do pH (3,0-7,0), concentrações de casca de aveia pré-tratada (10-50 g/L), extrato de levedura (0,5-1,5 g/L) e KH2PO4 (0-5 g/L) foram avaliados. A atividade da endo--1,4-xilanase, proteínas solúveis e pH, foram medidas durante o tempo de cultivo. O efeito das ondas ultrassônicas sobre a atividade enzimática quando aplicada no extrato enzimático bruto e na xilana de madeira de faia foram avaliados, utilizando uma frequência de 20 kHz e intensidade de 0,5 a 7 W/mL, durante o período de 1, 3 e 5 min. A precipitação fracionada de sal com sulfato de amônia (030%/30-60%) foi aplicado para purificação do extrato enzimático. Também foram determinados temperatura e pH ótimos, parâmetros cinéticos (Km e Vmax) e estabilidade térmica para o extrato enzimático bruto. Posteriormente a endo--1,4-xilanase foi aplicada na hidrólise enzimática de xilana de madeira de faia e na clarificação de suco de laranja. A produção máxima da xilanase foi obtida utilizando 50 g/L de casca de aveia pré-tratada, pH 3,0, 1,5 g/L de extrato de levedura e 5,0 g/L de KH2PO4. Após os ensaios de maximização, a atividade da endo--1,4xilanase foi 6,37 vezes maior que no ensaio controle. A aplicação de ondas ultrassônicas no extrato enzimático bruto (1 W/mL por 3 min) e na xilana de madeira de faia (5 W/mL por 5 min) melhorou a atividade da endo--1,4-xilanase em 4,3% e 16,6%, respectivamente. A purificação enzimática pela precipitação de sal não foi possível. Quanto à caracterização do extrato bruto, observou-se uma faixa de temperatura e pH ótimos de 45 a 50 ºC e 5,0, respectivamente. A meia vida a 40 ºC foi determinada em 11 dias e valor z 4,63 ºC. O extrato enzimático bruto apresentou Vmax de 2000 U/mL e Km de 69,8 mg/mL. Durante a clarificação do suco de laranja com aplicação de endo--1,4-xilanase bruta, observou-se um aumento 28,3% na claridade e 5,9% do teor de açúcares redutores e redução de 23,9% na turbidez. Por aplicação do extrato enzimático bruto na hidrólise da xilana, foi observada uma concentração final de 12,9 mg/mL de XOs totais com 24 h de processo. Além disso, o uso de xilana de madeira de faia pré-tratada por ultrassom, aumentou a concentração de oligômeros em 20%. Concluindo com o estudo, que foi possível a maximização da produção de endo--1,4-xilanase, a caracterização do extrato enzimático bruto e a aplicação eficiente da enzima em processos de produção de XOs e clarificação de suco de laranja.