Produção de ácido ferúlico usando descarboxilase heteróloga de Klebsiella pneumoniae TD 4.7 e aplicação da enzima na produção de 4-vinilguaiacol

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Santos, Maitê Bernardo Correia dos [UNESP]
• Orientador(a): Gomes, Eleni [UNESP], Alonso, Sergio Gómez, Ruller, Roberto [UNESP]
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Ácido ferúlico; Ácido p-cumárico; 4-vinilguaiacol; 4-vinilfenol; Bagaço de cana de açúcar; Flavours naturais
• Palavras-chave em Espanhol: Bagazo de caña de azúcar; Sabores naturales
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/243076

Derivados vinílicos comercialmente importantes podem ser obtidos em bioprocessos por descarboxilação de ácidos fenólicos, como o ácido ferúlico e o ácido p-cumárico, por enzima como a ácido ferúlico descarboxilase, resultando em compostos de valor agregado como 4-vinilguaiacol e 4-vinilfenol, respectivamente. Neste estudo, o gene que codifica a ácido ferúlico descarboxilase em Klebsiella pneumoniae TD 4.7 foi isolado e identificado como um fragmento de 504 pb, que codifica um polipeptídeo de 167 resíduos de aminoácidos. O gene foi expresso em Escherichia coli BL21(DE3), e a enzima recombinante, purificada como uma proteína de 22 kDa, com maior atividade em pH 5,5 e a 40°C. A ácido ferúlico descarboxilase recombinante foi completamente inibida por Hg+2, Zn+2, Cu+2 e Cd+2 e apresentou aumento de atividade na presença de Co+2 (aproximadamente +20%). Os valores de Km e Vmax foram estimados para o substrato ácido ferúlico em 2,95 mM e 102,10 µmol.min-1.mg-1. A enzima ácido ferúlico descarboxilase teve seu modelo predito gerado usando os programas de predição estrutural AlphaFold Multimer e Swissmodel, com um RMSD de apenas 0,7 Å, demonstrando a ausência de cisteína e pontes dissulfeto no homodímero, a presença de grandes quantidades de lisina, e os resíduos envolvidos no ciclo catalítico Tyr27, Glu134 e Asn23. A enzima foi testada para conversão dos ácidos ferúlico e p-cumarico obtidos por hidrólise de bagaço de cana de açúcar em método de extração sólido-líquido alcalina convencional. Nessa hidrólise, obteve-se 135,41 mg L-1 de ácido ferúlico e 948,82 mg L-1 de ácido p-cumárico, dos quais foram obtidos 53,58 mg L-1 de 4-vinilguaiacol e 437,89 mg L-1 4-vinilfenol, rendimentos de 43% e 55% respectivamente. Estes resultados indicaram a viabilidade do uso destes compostos obtidos de fonte renovável, para a produção de flavours naturais de valor comercial.