Estudo das propriedades físico-químicas e funcionais de uma endo-1,4-B-xilanase de Aspergillus tamarii Kita e a sua aplicação na produção de xilooligossacarídeos (2017)
- Authors:
- Autor USP: HEINEN, PAULO RICARDO - FMRP
- Unidade: FMRP
- Sigla do Departamento: RBI
- Subjects: BIOQUÍMICA; ASPERGILLUS; IMOBILIZAÇÃO; ANÁLISE EXPERIMENTAL DE ESTRUTURAS
- Keywords: Análise estrutural; Aspergillus tamarii kita; Aspergillus tamarii kita; Biochemical characterization; Caracterização bioquímica; Endo-1,4-B-xilanase; Endo-1,4-B-xylanase; Immobilization; Imobilização; Purificação; Purification; Structural analysis
- Language: Português
- Abstract: As endo-1,4-β-xilanases (EC 3.2.1.8) formam o maior grupo de enzimas hidrolíticas envolvido na degradação da xilana, visto que catalisam a hidrólise aleatória de ligações glicosídicas do tipo ,β-1,4 no interior da sua cadeia principal, produzindo xilooligossacarídeos de diferentes tamanhos. Na natureza, essas enzimas estão intimamente relacionadas ao fornecimento de energia para o desenvolvimento dos organismos que as produzem. Em geral, as xilanases são isoladas preferencialmente de bactérias e fungos, e têm demonstrado grande potencial na produção de pões, ração animal, alimentos, bebidas, xilitol e bioetanol. O presente trabalho propôs o isolamento de uma nova endo-1,4-β-xilanase por meio de técnicas de produção e purificação acessíveis que pudessem viabilizar economicamente a integração desse biocatalisador aos processos industriais. O fungo Aspergillus tamarii Kita, oriundo de uma amostra de solo da Mata Atlântica, mostrou-se um bom produtor de xilanases em meio de cultura Adams suplementado com bagaço de cevada, um subproduto das indústrias cervejeiras. Após a otimização do processo de fermentação submersa, o extraio enzimático exibiu duas xilanases em gel de atividade para proteínas nativas, identificadas por espectrometria de massas como glicosil hidrolases pertencentes às famílias 10 e 11. Asacarificação enzimática de três resíduos agroindustriais, com base em um delineamento experimental de misturas, demonstrou que a combinação ternária desses componentes, em iguais proporções, possui considerável relevância para a produção de açúcares fermentáveis, tais como glicose e xilose. Em ensaios de imobilização, a xilanase GH11 foi satisfatoriamente estabilizada em matrizes de caráter iônico e covalente. A imobilização por ligação covalente multipontual em glioxil-agarose elevou a temperatura ótima de atividade de 60 para 65 °C e ofertou um considerável ganho de termoestabilidade ao derivado, que apresentou meia vida de 60 minutos a 80 °C. Além disso, a estabilização da enzima nesse suporte permitiu a produção dos seguintes xilooligossacarídeos: xilobiose, xilotriose, xilotetraose e xilopentaose. A purificação da xilanase GH11 foi realizada por meio de uma única etapa cromatográfica de troca catiônica, com rendimento final de 36,72% e um fator de purificação de 7,43 vezes. A massa molecular da enzima foi estimada em 19,5 kDa. Ademais, a sua estrutura tridimensional foi predita por modelagem comparativa, exibindo como modelo final uma arquitetura do tipo β-jelly roll, comum às xilanases da família 11. Em ensaios de caracterização, a xilanaseapresentou melhor atividade em pH 5,5 e manteve atividade residual superior a 80% na faixa de pH compreendida entre 4,0 e 9,0, durante 24 horas. Em relação à temperatura, a sua atividade ótima foi observada a 60 °C, contudo, a sua termoestabilidade foi mais expressiva a 50 °C, retendo cerca de 70% da sua atividade inicial por 480 minutos. Para a xilana beechwood, os valores de velocidade máxima e constante de dissociação aparente foram iguais a 1.330,20 µmol/min/mg e 8,13 mg/mL, respectivamente. Na concentração de 5 mM, os metais pesados Co2+, Hg+, Pb2+ e Zn2+ apresentaram um ponderável efeito de inibição sobre a xilanase GH11, enquanto que os tons Ba2+ e Ni2+, assim como os compostos ,β-mercaptoetanol e DTT, exibiram um aumento superior a 20% em sua atividade. Por fim, a análise em tempo real da atividade xilanásica revelou que o substrato xilopentaose corresponde ao menor xilooligossacarídeo capaz de ser eficientemente hidrolisado. Sendo assim, a nova endo-xilanase GH11 isolada do fungo A. tamarii Kita exibe uma série de propriedades físico-químicas favoráveis a sua aplicabilidade em escala industrial
- Imprenta:
- Publisher place: Ribeirão Preto
- Date published: 2017
- Data da defesa: 13.12.2017
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ABNT
HEINEN, Paulo Ricardo. Estudo das propriedades físico-químicas e funcionais de uma endo-1,4-B-xilanase de Aspergillus tamarii Kita e a sua aplicação na produção de xilooligossacarídeos. 2017. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, 2017. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/17/17131/tde-25042018-145434/. Acesso em: 16 out. 2024. -
APA
Heinen, P. R. (2017). Estudo das propriedades físico-químicas e funcionais de uma endo-1,4-B-xilanase de Aspergillus tamarii Kita e a sua aplicação na produção de xilooligossacarídeos (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/17/17131/tde-25042018-145434/ -
NLM
Heinen PR. Estudo das propriedades físico-químicas e funcionais de uma endo-1,4-B-xilanase de Aspergillus tamarii Kita e a sua aplicação na produção de xilooligossacarídeos [Internet]. 2017 ;[citado 2024 out. 16 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/17/17131/tde-25042018-145434/ -
Vancouver
Heinen PR. Estudo das propriedades físico-químicas e funcionais de uma endo-1,4-B-xilanase de Aspergillus tamarii Kita e a sua aplicação na produção de xilooligossacarídeos [Internet]. 2017 ;[citado 2024 out. 16 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/17/17131/tde-25042018-145434/
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