Produção e otimização de enzimas holocelulolíticas por Paecilomyces formosus em diferentes resíduos de café

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2020
Autor(a) principal: Andrade, Maria Carolina
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Pectinase
Holocelulases
Café - resíduos
Resíduos de água
Tratamento hidrotérmico
Link de acesso: http://repositorio.unb.br/handle/10482/47927
Resumo: Tese (doutorado) — Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Celular, Programa de Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2020.
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spelling Produção e otimização de enzimas holocelulolíticas por Paecilomyces formosus em diferentes resíduos de caféPectinaseHolocelulasesCafé - resíduosResíduos de águaTratamento hidrotérmicoTese (doutorado) — Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Celular, Programa de Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2020.O Brasil é o maior produtor e exportador mundial de café, representando 35% da produção total. A grande produção, beneficiamento e consumo de café levam à geração de uma enorme quantidade de resíduos pós-colheita. Neste trabalho, o potencial de produção de enzimas holocelulolíticas por Paecilomyces formosus em resíduos agroindustriais de café é avaliado. Um screening enzimático realizado em oito cepas de P. variotii revelou as três maiores produtoras de pectinases (3RET13, 3RE14 e 3RE21) para este experimento. Para a identificação molecular destas cepas, foram utilizadas as regiões espaçadoras internas transcritas ITS (D1/D4) e as regiões gênicas calmodulina (cal) e β-tubulina. Os isolados indicaram similaridade às sequências de P. formosus. A metodologia de superfície de resposta foi utilizada para a busca de melhores condições de cultivo e pré-tratamento para indução de holocelulases. Diferentes fatores relacionados ao pré-tratamento (concentração de biomassa, tempo e temperatura de exposição) e ao cultivo (pH, agitação, temperatura e suplementação de nitrogênio) foram avaliados. Os perfis de pectinases foram descritos para a cepa 3RE21. O tratamento de baixa severidade com utilização de menor concentração de biomassa (140ºC, 6 min., 1%) e condições mais brandas de cultivo (20ºC, 87 rpm, pH 4,0 e sem suplementação de nitrogênio) foi selecionado para nova investigação da produção ótima de pectinases, devido à alta e rápida indução dessas enzimas pelo licor resultante. A semipurificação das pectinases (nomeada PEC_S200) foi realizada a partir do concentrado, sugerindo a formação de um hetero-oligômero composto por sete subunidades não ativas de massa molecular 65 e 62 kDa, e dez subunidades catalíticas de massa molecular de 38 kDa, sendo que a purificação mostrou rendimento de 16,6% e índice de purificação de 6,44 vezes. As melhores condições bioquímicas de atividade de PEC_S200 se mantiveram em faixas ácidas de pH (2 – 5), 65 ºC, ativação na presença dos íons Zn, Co, K+, Mg2+, Mn, Na, dos modificadores de aminoácidos EDTA, SDS, DTT e β-mercaptoetanol e dos compostos fenólicos ácidos ferúlico e tânico, além de estabilidade em etanol 20%. Os parâmetros cinéticos demonstraram alta afinidade pelo substrato (Km 0,029 μg/ml) e taxa catalítica de 4,54 UI/mg. Pelas características apresentadas da pectinase deste estudo, as melhores aplicabilidades seriam nas indústrias alimentares humanas, têxteis, de rações animais e de produção de etanol de 2ª geração.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).Brazil is the world's largest producer and exporter of coffee, representing 35% of total production. The large production, processing and consumption of coffee lead to the generation of an enormous amount of post-harvest waste. In this work, the potential for the production of holocellulolytic enzymes by P. formosus in agro-industrial coffee residues is evaluated. An enzymatic screening performed on eight strains of P. variotii revealed the three largest pectinase producers (3RET13, 3RE14 and 3RE21) for this experiment. For the molecular identification of these strains, the internal spacer regions transcribed ITS (D1 / D4) and the gene regions calmodulin (lime) and β-tubulin were used. The isolates indicated similarity to the sequences to P. formosus. The response surface methodology was used to search for better culture conditions and pre-treatment for inducing holocellulases. Different factors were evaluated related to pre-treatment (biomass concentration, time and temperature of exposure) and cultivation (pH, agitation, temperature and nitrogen supplementation). The pectinases profiles were described for the 3RE21 strain. The treatment is of low severity and uses a lower concentration of biomass (140ºC, 6 min., 1%) and milder culture conditions (20ºC, 87 rpm, pH 4.0 and without nitrogen supplementation) was selected for further investigation of the optimal production of pectinases, due to the high and rapid induction of these enzymes by the resulting liquor. The semi-purification of the same (named PEC_S200) was carried out from the concentrate, suggesting the formation of a hetero-oligomer composed of seven non-active subunits of molecular mass 65 and 62 kDa and ten catalytic subunits of molecular mass 38 kDa; the purification showed a 16.6% yield and a 6.44 times purification yield. The best biochemical conditions for PEC_S200 activity were displayed in acidic pH ranges (2 - 5), 65 ºC, activation in the presence of the Zn, Co, K +, Mg2 +, Mn, Na ions, of the EDTA, SDS amino acid modifiers, DTT and β-mercaptoethanol and the phenolic compounds ferulic and tannic acids in addition to stability in 20% ethanol. The kinetic parameters demonstrated high affinity for the substrate (Km 0.029 μg / ml) and catalytic rate of 4.54 UI/mg. Due to the characteristics presented in the pectinase of this study, the best applications would be in the human food, textile, animal feed industries and second generation ethanol production.Instituto de Ciências Biológicas (IB)Programa de Pós-Graduação em Biologia MolecularFerreira Filho, Edivaldo XimenesAndrade, Maria Carolina2024-02-27T22:26:09Z2024-02-27T22:26:09Z2024-02-272020-11-19info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfANDRADE, Maria Carolina. Produção e otimização de enzimas holocelulolíticas por Paecilomyces formosus em diferentes resíduos de café. 2020. 245 f., il. Tese (Doutorado em Biologia Molecular) — Universidade de Brasília, Brasília, 2020.http://repositorio.unb.br/handle/10482/47927porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2025-02-27T17:29:33Zoai:repositorio.unb.br:10482/47927Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2025-02-27T17:29:33Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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