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Tipo do documento: Dissertação
Título: Imobilização de frutosiltransferase extracelular de Aspergillus oryzae IPT-301 em polihidroxibutirato e sua caracterização bioquímica para a produção de frutooligossacarídeos
Título(s) alternativo(s): Immobilization of the extracellular fructosyltransferase of Aspergillus oryzae IPT-301 on polyhydroxybutyrate and its biochemical characterization for the production of fructooligosaccharides
Autor: ARAÚJO, Isabella Medeiros 
Primeiro orientador: PERNA, Rafael Firmani
Primeiro membro da banca: ZANIN, Gisella Maria
Segundo membro da banca: MAIORANO, Alfredo Eduardo
Resumo: Fruto-oligossacarídeos (FOS) se referem aos oligômeros de frutose, cujas unidades frutosil são ligadas na posição β (2→1) da molécula de sacarose, o que os distingue dos demais oligômeros. Os FOS, também conhecidos como “açúcares não convencionais”, apresentam excelentes características funcionais em alimentos, além de seus aspectos físicos e fisiológicos. Estes açúcares podem ser produzidos de forma natural, por enzimas presentes em vegetais, ou por enzimas microbianas, dentre as quais tem-se a frutosiltransferase (FTase E.C.2.4.1.9), de Aspergillus oryzae IPT-301, que atua como o biocatalisador da reação de transfrutosilação da sacarose. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo estudar o processo de imobilização da enzima FTase microbiana extracelular, utilizando o polihidroxibutirato (PHB) como suporte, nas formas pura e funcionalizada com glutaraldeído, visando à produção de FOS. Para tal, foram realizados testes de imobilização, por adsorção física e ligação covalente, na temperatura de 35 ºC, durante 8 horas, com agitação de 175 rpm, 10 mL de caldo fermentado, pH 5,5, contendo a enzima microbiana extracelular, e 1,0 g de suporte puro e funcionalizado. Para estudos de caracterização do biocatalisador imobilizado, foram realizados ensaios de estabilidade frente ao pH de incubação (4,0; 4,5; 5,0; 5,5; 6,0; 6,5 e 7,0), estabilidade térmica (30 ºC, 40 ºC, 50 ºC e 60 ºC), avaliação da influência da concentração de substrato na reação enzimática (200 g L-1, 300 g L-1, 400 g L-1, 470 g L-1, 500 g L-1 e 600 g L-1), ensaios de estabilidade operacional e estabilidade ao armazenamento. Os perfis cinéticos de imobilização indicaram que a atividade de transfrutosilação (𝐴𝑡), presente no caldo fermentado, decresceu com o aumento do tempo de imobilização e que, o maior rendimento de imobilização foi cerca de 41 ± 6 %, para a FTase adsorvida no suporte puro e 55 ± 4 % para a FTase imobilizada no suporte funcionalizado, após 8 horas de imobilização. Além destes, foram encontrados valores de 17 ± 3 % e 11 ± 2 % paras as atividades recuperadas (AR) para a enzima imobilizada nos suportes puro e funcionalizado, respectivamente. Desse modo, foram definidas as condições de imobilização para ambas as formas de suporte: temperatura de 35 ºC, pH 5,5, agitação de 175 rpm e 8 h de imobilização. Os maiores valores de 𝐴𝑡 foram obtidos na concentração de sacarose de 400 g L-1 para a FTase imobilizada em PHB puro e funcionalizado e o modelo de Hill foi ajustado aos dados para a imobilização da FTase em ambos os suportes. A enzima imobilizada em PHB funcionalizado apresentou maiores estabilidades térmica, operacional e ao armazenamento que a FTase imobilizada em PHB puro. A FTase imobilizada em PHB funcionalizado apresentou retenção de atividade de 56,83 ± 4,38 % após seis ciclos batelada, enquanto a enzima adsorvida em PHB puro apresentou retenção de 41,29 ± 3,24 % da atividade incial. Portanto, a partir dos estudos de imobilização e caracterização, foi possível concluir que a FTase extracelular foi adequadamente imobilizada em PHB puro e funcionalizado, com melhores resultados para a enzima ligada ao biopolimero funcionalizado.
Abstract: Fructooligosaccharides (FOS) refer to fructose oligomers, in which the fructosyl units are bound in β (2→1) position of sucrose, which distinguiches them other oligomers. The FOS, also known as “unconventional sugars”, present excellent functional characteristics in foods, beyound their physical and physiological aspects. These sugars can be produced about naturally, by enzymes, present in vegetables, or by microbial enzymes, such as fructosyltransferase (FTase, E.C.2.4.1.9), generated by Aspergillus oryzae IPT-301, which are the biocatalyst in transfructosylation reaction of sucrose. In that context, the current work focus on the studies of the immobilization process of the enzyme extracellular microbial FTase, using polyhydroxybutyrate as support, in the forms pure and functionalized, for the production of FOS. For this purpose, immobilization tests were performed, by physical adsorption and covalent bond, at temperature 35 ° C, for 8 hours, with agitation of 175 rpm, 10 mL fermented broth, pH 5.5, containing the extracellular microbial enzyme, and 1.0 g of support, pure and functionalized. For the characterization studies of the immobilized biocatalyst, it was made assays of the: incubation pH stability (4,0; 4,5; 5,0; 5,5; 6,0; 6,5 e 7,0), thermal stability (30 ºC, 40 ºC, 50 ºC e 60 ºC), assessment of the substrate concentration in the enzymatic reaction (200 g L-1, 300 g L-1, 400 g L-1, 470 g L-1, 500 g L-1 e 600 g L-1), operational stability and storage stability. The kinetic immobilization profiles indicated that the transfructosylation activity (𝐴𝑡), present in the fermented broth, decreased with the increase of the immobilization time and that the highest immobilization yield was about 41 ± 6 % for the adsorbed FTase in pure support and 55 ± 4 % for the immobilized FTase in funcionalized support. Besides these, it was discovered values of 17 ± 3 % and 11 ± 2 % for recovered activities for the immobilized enzyme in pure and functionalized supports, respectively. Thus, the conditions of the imobilization was definded for both support forms: temperature of 35 ºC, pH 5,5, stirring of 175 rpm and 8 h of immobilization. The highest values of 𝐴𝑡 were obtained for a sucrose concentration of 400 g L-1 for immobilized FTase in pure PHB and functionalized and the Hill model was fitted for immobilized FTase data from both supports. The immobilized enzyme in functionalized PHB presented higher thermal, operational, and storage stability than immobilized FTase in pure PHB. The immobilized FTase in functionalized PHB presented activity retention of 56,83 ± 4,38 % after six batch cicles, whereas absorbed enzyme in pure PHB presented activity retention of 41,29 ± 3,24 % of the initial activity. Thus, from the studies of the immobilization and characterization it was possible to conclude that the extracellular FTase was properly adsorbed in pure and functionalized PHB, presenting better results for the enzyme linked to functionalized biopolymer.
Palavras-chave: Aspergillus.
Enzimas imobilizadas.
Glutaral.
Cinética enzimática.
Área(s) do CNPq: ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal de Alfenas
Sigla da instituição: UNIFAL-MG
Departamento: Instituto de Ciência e Tecnologia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Citação: ARAÚJO, Isabella Medeiros. Imobilização de frutosiltransferase extracelular de Aspergillus oryzae IPT-301 em polihidroxibutirato e sua caracterização bioquímica para a produção de frutooligossacarídeos. 2021. 92 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Alfenas, Poços de Caldas, MG, 2021.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: https://bdtd.unifal-mg.edu.br:8443/handle/tede/2058
Data de defesa: 26-Nov-2021
Aparece nas coleções:Mestrado

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