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Tipo do documento: Dissertação
Título: Imobilização da enzima frutosiltransferase extracelular de Aspergillus oryzae IPT-301 em compósito de poli ácido lático e argila para produção de frutooligossacarídeos
Autor: CORREA, Aline de Carvalho 
Primeiro orientador: LOPES, Melina Savioli
Primeiro coorientador: PERNA, Rafael Firmani
Primeiro membro da banca: ALMEIDA, Alex Fernando de
Segundo membro da banca: MAESTRELLI, Sylma Carvalho
Resumo: Os frutooligossacarídeos (FOS) são conhecidos como “açúcares não convencionais”, são alimentos funcionais e prebióticos benéficos à saúde humana. Eles são compostos por uma unidade de sacarose alongada por unidades frutosil ligadas entre si por ligações do tipo β (2→1). Os FOS podem ter ocorrência natural em diversos tipos de vegetais ou serem produzidos por diferentes vias. Dentre as formas de produção comercial, a reação de transfrutosilação da sacarose realizada pela enzima frutosiltransferase (FTase) possui destaque. A cepa do fungo Aspergillus oryzae IPT-301 se destaca por produzir frutosiltransferase (FTase) com elevada atividade de transfrutosilação (𝐴𝑡). A utilização da enzima livre em escala comercial é um processo difícil devido a sua alta instabilidade e a necessidade de grande controle das variáveis de processo. A imobilização enzimática é uma técnica voltada para a fixação das enzimas em suportes orgânicos ou inorgânicos visando conferir maior estabilidade e facilidade de operação para bioprocessos. Neste contexto, este trabalho objetivou avaliar o processo de imobilização da FTase extracelular de Aspergillus oryzae IPT-301 em suporte de poli (ácido lático) enriquecido com 10% de argila refratária (PLA – 10AR). Para tanto, realizou-se testes de imobilização da FTase extracelular em PLA – 10AR na temperatura de 35 ºC, durante 8 horas, com agitação de 175 rpm na proporção 10:1 de caldo proveniente do cultivo celular em pH 5,5 para suporte. Atingiu-se uma atividade de transfrutosilação recuperada de 17,23 ± 0,87 %. Fez-se um planejamento de experimentos do tipo delineamento composto central rotacional (DCCR) por meio do software Protmiza® com o objetivo de avaliar as influências da temperatura e do pH sobre 𝐴𝑡 e obter as condições ótimas para a reação, que foram atingidas em 50ºC e pH 5,5. Para estudos de caracterização do biocatalisador imobilizado, foram realizados ensaios de avaliação da influência da concentração de substrato na reação enzimática, de estabilidade frente ao pH de incubação e ensaios de estabilidade armazenamento. O estudo dos efeitos de concentração mostrou que as maiores atividades foram atingidas para concentrações entre 400 g.L-1 e 600 g.L-1 de sacarose, com valores superiores a 85% e que o modelo cinético de Hill fornece melhor ajuste dos dados apresentados pelo biocatalisador. Ademais, a estabilidade frente ao pH de incubação fornece atividades relativas superiores a 76% para uma faixa de pH entre 5,0 e 6,5. A avaliação da estabilidade térmica para as temperaturas entre 30 e 60ºC por 24h apontou que não houve ganho de estabilidade do biocatalisador heterogêneo frente a enzima solúvel. Sobre a estabilidade operacional, o biocatalisador mostrou-se com comportamento constante e estável entre os ciclos 4 e 7, decaindo no ciclo 8 pelo rompimento das ligações entre enzima e suporte. Ressalta-se a inovação tecnológica presente neste estudo de imobilização da FTase extracelular em suporte elaborado a partir de compósito de poli (ácido lático) com 10% argila para a produção de FOS.
Abstract: Fructooligosaccharides (FOS) are known as “unconventional sugars”. They are functional foods and prebiotics beneficial to human health. They are composed of a sucrose unit elongated by fructosyl units linked together by β-type bonds (2→1). FOS can occur naturally in different types of plants or be produced by different ways. Among the forms of commercial production, the transfructosylation reaction of sucrose, which is carried out by the enzyme fructosyltransferase (FTase) stands out. Among the microorganisms that produce these enzymes, Aspergillus oryzae IPT-301 stands out because it produces fructosyltransferase (FTase) with high transfructosylation activity (𝐴𝑡). The use of free enzyme on a commercial scale is a difficult process due to its high instability and the need for great control of process variables. Enzymatic immobilization consists of a technique aimed at fixing enzymes on organic or inorganic supports in order to provide greater stability and ease of operation for bioprocesses. In this context, this work aims to evaluate the process of immobilization of extracellular FTase from Aspergillus oryzae IPT-301 in poly (lactic acid) support enriched with 10% of refractory clay (PLA – 10AR). For that, tests of immobilization of extracellular FTase in PLA - 10AR were carried out at a temperature of 35 ºC, for 8 hours, with agitation at 175 rpm in a 10:1 proportion of broth from cell culture at pH 5.5 for support and a recovered transfructosylation activity of 17.23 ± 0.87%. A central rotational composite design (DCCR) design was carried out in order to evaluate the influences of temperature and pH on 𝐴𝑡 and to obtain the optimal conditions for the reaction that were achieved at 50ºC and pH 5.5. For characterization studies of the immobilized biocatalyst, tests were carried out to evaluate the influence of substrate concentration on the enzymatic reaction, stability against incubation pH and storage stability tests. The study of concentration effects showed that the highest activities were achieved for concentrations between 400 g.L-1 and 600 g.L-1 of sucrose, with values higher than 85% and that the Hill kinetic model provides a better fit of the data presented by the biocatalyst. Furthermore, stability against incubation pH provides relative activities above 76% for a pH range between 5.0 and 6.5. In view of the evaluation of the thermal stability for temperatures between 30 and 60ºC for 24 hours, it was pointed out that there was no gain in stability of the heterogeneous biocatalyst against the soluble enzyme. Regarding the operational stability, the biocatalyst showed a constant and stable behavior between cycles 4 and 7, decaying in cycle 8 due to the rupture of the bonds between enzyme and support. Also noteworthy is the technological innovation present in this study of immobilization of extracellular FTase in support made from a PLA nanocomposite with 10% clay for the production of FOS.
Palavras-chave: imobilização;
argila;
poli(ácido lático);
biocatalisador;
enzima.
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: CORREA, Aline de Carvalho. Imobilização da enzima frutosiltransferase extracelular de Aspergillus oryzae IPT-301 em compósito de poli ácido lático e argila para produção de frutooligossacarídeos. 2023. 89 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Alfenas, Poços de Caldas, MG, 2023.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://bdtd.unifal-mg.edu.br:8443/handle/tede/2350
Data de defesa: 17-Ago-2023
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