Produção e caracterização de enzimas xilanolíticas e xilo-oligossacarídeos a partir de substratos agroindustriais
Autor: Gabrielle Victoria Gautério (Currículo Lattes)
Resumo
O presente estudo teve como objetivo produzir e caracterizar enzimas xilanolíticas e xilo-oligossacarídeos (XOs) obtidos a partir de substratos agroindustriais. Para tal, a tese foi dividida em cinco artigos. No primeiro artigo, três cepas de Aureobasidium pullulans foram avaliadas quanto a produção conjunta de xilanase, -xilosidase e XOs em cultivo submerso, utilizando xilana de madeira de faia como substrato. Além disso, o uso de substratos agroindustriais com e sem pré-tratamento alcalino foi avaliado na produção de xilanase. A maior produção de xilanase foi alcançada pela cepa A. pullulans CCT 1261 (74,9 U/mL), apresentando também baixa secreção de -xilosidase (0,10 U/mL), além de XOs (1,68 mg/mL) formados majoritariamente por xilobiose e xilotriose. O farelo de arroz não tratado apresentou alta quantidade de hemicelulose (29,6%) e baixo teor de lignina (12,2%), o que resultou em alta produção de xilanase (11,7 U/mL) quando utilizado como substrato. No segundo artigo, foi realizada através de uma sequência de planejamento a maximização da produção de xilanase por A. pullulans CCT 1261 utilizando farelo de arroz como substrato. A máxima produção da enzima (82,2 U/mL) foi alcançada com 3,6 g/L de (NH4)2SO4, 1,5 g/L de extrato de levedura e 61,9 g/L de farelo de arroz em pH 7,0 e 28 °C. O terceiro artigo compreendeu a caracterização da enzima xilanase de A. pullulans CCT 1261 na forma bruta e purificada por precipitação fracionada com (NH4)2SO4 (0-30%/30-60%), bem como sua aplicação na hidrólise da xilana de faia para produção de XOs. A precipitação permitiu a purificação da xilanase em 6,8 vezes e recuperação enzimática de 69,4%. As xilanases bruta e purificada apresentaram temperatura e pH ótimos de 50 °C e 4,5, respectivamente, e maior estabilidade à 40 °C dentro da faixa avaliada. Ainda, a enzima bruta apresentou menor valor da constante de Michaelis-Menten (25 mg/mL) para substrato xilana de faia quando comparado à enzima purificada (50 mg/mL). Os teores de XOs totais (7,7 mg/mL e 7,9 mg/mL) e as conversões de xilana em XOs (25,7% e 26,5%) não apresentaram diferença significativa (p>0,05) pela aplicação das enzimas bruta e purificada na hidrólise enzimática. Ainda, os hidrolisados foram compostos por xilobiose (50,9% e 53,8%), xilotriose (30,9% e 32,8%) e XOs de maior grau de polimerização (GP) (4,3% e 3,7%). No quarto artigo, foi estudada a maximização da produção de XOs pela variação das condições de hidrólise de xilana de faia utilizando o extrato bruto de xilanase de A. pullulans CCT 1261. Altas concentrações de XOs totais (10,1 mg/mL) e de XOs de baixo GP (9,7 mg/mL), além de alto percentual de XOs (99,1%) no hidrolisado, foram obtidas a 6% (m/v) de xilana de faia, 260 U/g de xilanase bruta, pH 6,0, 180 rpm (agitação orbital), 40 °C em 24 h. No quinto artigo, os XOs obtidos por hidrólise enzimática de xilana de faia (XFH) e de casca de arroz (XAH) foram caracterizados em termos de teor e composição de XOs, enquanto que XFH, XAH e XOs obtidos em cultivo submerso contendo xilana de faia (XFB) foram caracterizados quanto à atividade antioxidante e atividade antibacteriana contra Escherichia coli, Pseudomonas fluorescens e Lactobacillus fructivorans. Os maiores teores de XOs foram observados em XFH (10,3 mg/mL) e XAH (2,0 mg/mL), os quais apresentaram maior conteúdo de xilobiose e xilotriose em relação ao XFB. A maior atividade antioxidante foi observada por XFB, seguido de XAH e XFH. Os hidrolisados não apresentaram atividade antibacteriana contra as cepas testadas, sendo necessário estudos futuros frente à outras cepas bacterianas.