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Laboratórios de Desenvolvimento de
Bioprocessos da Escola de Química da UFRJ

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Produção Científica: Dissertações de Mestrado

Produção de Xilanases por Aspergillus awamori em Bagaço de Cana

Autor: Mauro Cesar Casamasso da Fonseca
Ano da Defesa: 1998
Orientador: Nei Pereira Jr., PhD
Programa: TPQB - Tecnologia de Processos Químicos e Bioquímicos da EQ/UFRJ
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Resumo

Xilanas são as principais e mais abundantes hemiceluloses encontradas na natureza. A hidrólise enzimática de xilanas ao seu principal monômero, xilose, é um processo complexo envolvendo um conjunto de enzimas que operam em sinergismo. Endo-xilanases e β-xilosidases são as mais importantes enzimas do complexo xilanásico. O interesse crescente nestas enzimas decorre do seu enorme potencial de aplicação biotecnológica, especialmente na indústria papeleira.

Neste contexto, o presente trabalho visa abordar alguns aspectos da produção de xilanases em bagaço de cana por dois fungos filamentosos (Aspergillus awamori e Aspergillus niger), agregando valor a um abundante resíduo da agro-indústria brasileira.

A comparação do desempenho das duas espécies mostrou que no tocante à produção de endo-xilanase (2000 U/L) os dois fungos apresentaram comportamento similar; no entanto, A. awamori mostrou superioridade na expressão da atividade β-xilosidásica (1320 U/L contra 470 U/L), apresentando baixos e similares níveis de atividade celulásica.

O fungo selecionado (A. awamori) foi capaz de produzir enzimas xilanásicas não só em xilana e bagaço de cana (indutores preferenciais), mas também em açúcares simples como xilose, glicose e sacarose, conhecidos como potentes inibidores da expressão enzimática, em níveis bastante significativos. Entretanto, altos níveis de atividade celulásica foram encontrados nos meios com açúcares simples, denotando que os mecanismos reguladores da expressão da atividade celulásica e endoxilanásica parecem estar interconectados. Adicionalmente, a linhagem de A. awamori em estudo mostrou ser um mutante desreprimido para fontes de carbono simples.

As enzimas em estudo foram parcialmente caracterizadas em termos de temperatura ótima (endo-xilanase = 0°C; β-xilosidase = 55°C), pH ótimo (endo-xilanase = 4,8; β-xilosidase = 4) e estabilidade à estocagem a -4°C, tendo endo-xilanase perdido 15% da sua atividade original e β-xilosidase 30% em seis meses de almacenagem.

A determinação das constantes cinéticas Km apar. e Vm apar. para endo-xilanase (3,12 mg de xilana/mL e 6,62 U ) e β-xilosidase (0,45 mg de PNF/mL e 7,80 10-2 U) foi realizada.

Extrato de levedo e peptona mostraram-se importantes na composição do meio de produção, atribuindo ao primeiro o aumento expressivo na taxa de produção enzimática. A avaliação do teor de água na composição dos meios com bagaço de cana permitiu eleger 4g de bagaço de cana e 100mL de solução contendo os nutrientes dissolvidos como a melhor (endoxilanase = 57000U/L; β-xilosidase = 1300 U/L).

O desempenho de dois biorreatores com configurações diferentes foi avaliado, resultando em uma superioridade para o reator tubular (endo-xilanase = 31000U/L; β-xilosidase = 340 U/L) sobre o biorreator agitado mecanicamente (endo-xilanase = 9400U/L; β-xilosidase = 110 U/L). Finalmente, sugestões são apresentadas para trabalhos futuros.

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