Use este identificador para citar ou linkar para este item:
http://ri.ufmt.br/handle/1/6152
Tipo documento: | Dissertação |
Título: | Avaliação do potencial do fungo Kretzschmaria zonata para produção de enzimas hidrolíticas e caracterização de xilanase para produção de xilooligossacarídeos |
Autor(es): | Morales, Marciana da Luz |
Orientador(a): | Maitan-Alfenas, Gabriela Piccolo |
Membro da Banca: | Maitan-Alfenas, Gabriela Piccolo |
Membro da Banca: | Casarotti, Sabrina Neves |
Membro da Banca: | Guimarães, Valéria Monteze |
Resumo : | A enzima xilanase (EC 3.2.1.8) é responsável pela catálise da hidrólise de ligações xilosídicas na cadeia da xilana para produzir xilooligossacarídeos, que são convertidos em xilose pelas βxilosidases (EC 3.2.1.37). As xilanases são amplamente utilizadas em diferentes áreas da indústria de alimentos, como panificação, clarificação de sucos, produção dos prebióticos xilooligossacarídeos e do edulcorante xilitol. Os fungos são muito utilizados na produção de xilanases, principalmente por secretarem uma grande quantidade de enzimas. O objetivo deste trabalho foi realizar a prospecção enzimática do fungo Kretzschmaria zonata, utilizando diferentes fontes de carbono em sistema de fermentação semi-sólida, purificar parcialmente e caracterizar a xilanase, e aplicar a enzima na produção de xilooligossacarídeos. O fungo K. zonata foi isolado de raízes e troncos doentes de teca (Tectona grandis) e mantido em placas de extrato de malte ágar. Para produção enzimática, foram utilizados diferentes resíduos agroindustriais como fontes de carbono e indutores da produção enzimática, sendo eles: sabugo de milho, farelo de trigo, casca de soja, cerne de teca, capim elefante e casca de café verde. Foram determinadas as atividades de xilanase, FPase, endoglucanase, mananase, pectinase, βglicosidase, β-xilosidase, β-manosidase, α-galactosidase, α-arabinofuranosidase, βcelobiohidrolase e lacase. A purificação parcial da xilanase secretada pelo fungo K. zonata foi realizada em cromatografia líquida em duas etapas, utilizando uma coluna trocadora de ânions Q-Sepharose, em pH 5,0, e a mesma coluna, em pH 7,0. A avaliação da pureza da enzima foi realizada por gel de eletroforese e a atividade xilanolítica confirmada por zimograma. A xilanase foi caracterizada bioquimicamente e aplicada na produção de xilooligossacarídeos, utilizando xilana Beechwood 2 %, e os produtos da hidrólise foram revelados por cromatografia em camada delgada. K. zonata produziu diferentes enzimas quando cultivado nas fontes de carbono testadas e o sabugo de milho foi o que melhor induziu a produção da xilanase. O extrato bruto do fungo crescido em sabugo de milho foi submetido à primeira etapa de purificação em que foi possível detectar três picos com atividade de xilanase. O primeiro e maior pico foi eluído antes do gradiente salino, o que caracteriza enzima(s) de carga positiva. A fração contendo o pico de maior atividade foi submetida a uma nova cromatografia, em coluna Q-Sepharose em pH 7,0. A xilanase de K. zonata parcialmente purificada apresentou maior atividade em pH 5,0 e a 50 °C, sendo estável nos valores de pH de 4 a 8. A enzima se mostrou razoavelmente termoestável a 50 e 60 °C, mantendo 40 % da atividade máxima após 30 minutos de incubação; já em 70 °C, manteve 30 % da atividade para o mesmo tempo considerado. A xilanase manteve 88, 91 e 95 % da atividade na presença dos ínos metálicos CaCl2, MnCl2 e ZnCl2, na concentração de 5 mM, respectivamente, e na presença de NaCl a enzima foi levemente ativada, apresentando 109 % de atividade. A xilanase foi inibida pela presença de CuSO4 e dodecilsulfato de sódio. A xilanase parcialmente purificada apresentou maior afinidade por xilana Beechwood como substrato, e também apresentou atividade em substratos celulósicos. Esta xilanase foi capaz de hidrolisar a xilana Beechwood na concentração de 2 %, tendo como principais produtos da hidrólise xilobiose e xilotriose, que possuem potenciais aplicações na indústria de alimentos como prebióticos. A xilanase do fungo K. zonata mostrou-se uma promissora alternativa para aplicação na produção de xilooligossacarídeos. Este é o primeiro trabalho a descrever xilanases produzidas pelo fungo K. zonata. |
Resumo em lingua estrangeira: | The xylanase enzyme (EC 3.2.1.8) is responsible for catalysing the hydrolysis of xylosidic bonds in the xylan chain to produce xyloligosaccharides, which are converted to xylose by β xylosidases (EC3.2.1.37). Xylanases are widely used in different areas of food industry, such as baking, juice clarification, production of the prebiotics xyloligosaccharides and xylitol sweetener. Fungi are very used for xylanases production, mainly because they secrete large amounts of enzymes. The aim of this work was to perform the enzymatic prospecting of the fungus Kretzschmaria zonata, using different carbon sources in semi-solid fermentation system, to partially purify and to characterize a xylanase, and to apply this enzyme in the production of xyloligosaccharides. The fungus K. zonata was isolated from sick roots and trunks of teak (Tectona grandis) and kept in malt agar extract plates. For enzyme production, different agroindustrial residues were used as carbon sources and inducers of enzymatic production, namely: corncob, wheat bran, soybean hull, teak heartwood, elephant grass and green coffee husk. The activities of xylanase, FPase, endoglucanase, mannanase, pectinase, βglucosidase, β-xylosidase, β manosidase, α-galactosidase, α-arabinofuranosidase, βcellobiohydrolase and laccase were determined. The partial purification of the xylanase secreted by the fungus K. zonata was performed in two steps using liquid chromatography, first using a Q-Sepharose anion exchange column at pH 5.0, and secondly using the same column, but at pH 7.0. Evaluation of enzyme purity was performed by electrophoresis gel and xylanolytic activity confirmed by zymogram. Xylanase was biochemically characterized and applied for xyloligossacarides production using 2 % Beechwood xylan, and the hydrolysis products were revealed by thin layer cromatography. K. zonata. produced different enzymes when cultivated under the tested carbon sources and corncob was the residue that best induced the xylanase activity. The crude extract of the fungus grown on corn cob was subjected to the first purification step in liquid chromatography. At this stage, it was possible to detect three peaks with xylanase activity. The first and largest peak was eluted before the saline gradient, which characterizes positively charged enzyme(s). The fraction containing the highest activity peak was subjected to a new Q-Sepharose column chromatography at pH 7.0. With the analysis of the electrophoresis gel, it was observed that these two steps were not sufficient for total purification of the enzyme, since more than one protein band were visualized in the gel. The partially purified K. zonata xylanase showed higher activity at pH 5.0 and 50 °C, being stable at pH values from 4 to 8. It was poorly thermostable at 50 and 60 °C, since it maintained only 40 % of relative activity after 30 minutes of incubation; at 70 ° C it maintained 30 % of activity for the same incubation period. The xylanase maintained 88, 91 and 95 % of relative activity, respectively, in the presence of CaCl2, MnCl2 and ZnCl2, at 5 mM concentration, and the enzyme was lightly activated in the presence of NaCl, presenting 109 % of activity. It was inhibited in the presence of CuSO4 and sodium dodecyl sulphate. The partially purified xylanase showed higher affinity for Beechwood xylan as substrate and it also showed activity against cellulosic substrates. This xylanase was able to hydrolyze Beechwood xylan at a concentration of 2 %, showing as main hydrolysis products xylobiose and xilotriose, which have potential for applications in the food industry as prebiotics. This xylanase proved to be a promising alternative for application in the production of xyloligosaccharides, and this is the first work that describes xylanases produced by the fungus K. zonata. |
Palavra-chave: | Xilanases Fungo Resíduos Purificação Xilooligossacarídeos |
Palavra-chave em lingua estrangeira: | Xylanases Fungus Residues Purification Xyloligosaccharides |
CNPq: | CNPQ::CIENCIAS DA SAUDE::NUTRICAO |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade Federal de Mato Grosso |
Sigla da instituição: | UFMT CUC - Cuiabá |
Departamento: | Faculdade de Nutrição (FANUT) |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Nutrição, Alimentos e Metabolismo |
Referência: | MORALES, Marciana da Luz. Avaliação do potencial do fungo Kretzschmaria zonata para produção de enzimas hidrolíticas e caracterização de xilanase para produção de xilooligossacarídeos. 2020. 72 f. Dissertação (Mestrado em Nutrição, Alimentos e Metabolismo) - Universidade Federal de Mato Grosso, Faculdade de Nutrição, Cuiabá, 2020. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://ri.ufmt.br/handle/1/6152 |
Data defesa documento: | 17-Feb-2020 |
Aparece na(s) coleção(ções): | CUC - FANUT - PPGNAM - Dissertações de mestrado |
Arquivos deste item:
Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
---|---|---|---|---|
DISS_2020_Marciana da Luz Morales.pdf | 1.63 MB | Adobe PDF | Ver/Abrir |
Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.