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Please use this identifier to cite or link to this item: https://tede.unioeste.br/handle/tede/7467
Tipo do documento: Dissertação
Title: Produção e caracterização de quitinase fúngica: aplicações na biodegradação de resíduos de quitina da Indústria Pesqueira
Other Titles: Production and characterization of fungal chitinases: Applications in the biodegradation of chitin waste from the fishing
Autor: Rocha, Paula Maria Carneiro 
Primeiro orientador: Simão, Rita de Cassia Garcia
Primeiro membro da banca: Simão, Rita de Cassia Garcia
Segundo membro da banca: Gavazzoni, Mariane
Terceiro membro da banca: Kadowaki, Marina Kimiko
Resumo: A quitina é um dos homopolissacarídeos mais abundantes na natureza, composto por unidades de N-acetil-glicosamina. Encontra-se presente em muitos organismos, principalmente em crustáceos, artrópodes e na parede celular de fungos e leveduras. É encontrada na natureza em três isoformas, α, β e γ e pode ser hidrolisada por quitinases (E.C 3.2.1.14), enzimas extracelulares produzidas por bactérias, fungos, vírus e plantas que quebram as ligações β-1,4 da estrutura da quitina. Estas enzimas são divididas em dois grandes grupos: endoquitinases e exoquitinases e apresentam aplicações em diversos setores biotecnológicos, como farmacêutico, alimentício, biomédico e no controle ambiental de pragas agrícolas como agentes inseticidas e bactericidas. A produção enzimática de quitinases por microrganismos oferece alternativas econômicas e eficientes aos processos industriais, possibilitando o desuso de agentes químicos convencionais. Neste sentido, este trabalho investigou a produção de quitinase extracelular pelo fungo Cunninghamella echinulata PA3S12MM, que até o momento ainda não havia sido descrita na literatura. O fungo foi cultivado em meio Czapeck líquido, suplementado com diferentes fontes de carbono a 28 °C sob condições de cultivo estacionárias por até 14 dias. A maior produção enzimática foi obtida no décimo dia de cultivo com escama de tilápia como fonte de carbono, apresentando 5,20 U mL -1 nas condições iniciais de cultivo. O pH e temperatura ótimos de atividade enzimática da enzima quitinase foram de 4,5 e 55 °C respectivamente. Quando as condições ideais da enzima foram associadas, houve um aumento de 220% na atividade enzimática, chegando a 22,76 U mL-1. O peso molecular da enzima foi estimado em 70kDa. A análise das imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) indicaram que a degradação dos resíduos de quitina de casca de camarão e escama de tilápia in natura foram efetivos com 24 horas de tratamento enzimático, não sendo necessária a purificação da enzima para alteração da estrutura da quitina. Somados a isso, resultados obtidos a partir da análise dos produtos da hidrólise da casca do camarão in natura por cromatografia em camada delgada (CCD) indicaram que a quitinase de C. echinulata PA3S12MM se comporta como uma endoquitinase, com liberação de quitooligosacarideos como quitotriose (GlcNAc)3. Sendo assim, o fungo filamentoso C. echinulata PA3S12MM foi eficiente na produção de quitinase e na degradação de resíduos pesqueiros de casca de camarão e escama de tilápia, apresentando características bioquímicas satisfatórias para aplicações nos setores de gestão sustentável de resíduos industriais sem a necessidade de tratamentos químicos ácidos ou básicos onerosos ao meio ambiente.
Abstract: Chitin is one of the most abundant homopolysaccharides in nature, composed of Nacetyl-glucosamine units. It is present in many organisms, mainly in crustaceans, arthropods and in the cell walls of fungi and yeasts. It is found in nature in three isoforms, α, β and γ and can be hydrolyzed by chitinases (E.C 3.2.1.14), extracellular enzymes produced by bacteria, fungi, viruses and plants that break the β-1,4 bonds of the chitin structure. These enzymes are divided into two large groups: endochitinases and exochitinases and have applications in various biotechnological sectors, such as pharmaceutical, food, biomedical and in the environmental control of agricultural pests as insecticidal and bactericidal agents. The enzymatic production of chitinases by microorganisms offers economical and efficient alternatives to industrial processes, making it possible to disuse conventional chemical agents. Following this approach, this work investigated the production of extracellular chitinase by the fungus Cunninghamella echinulata PA3S12MM, which until now had not been described in the literature. The fungus was grown in liquid Czapeck medium supplemented with different carbon sources at 28 °C under stationary culture conditions for up to 14 days. The highest enzyme production was obtained on the tenth day of cultivation with tilapia scales as a carbon source, presenting 5.20 U mL-1 in the initial cultivation conditions. The optimum pH and temperature for enzymatic activity of the chitinase enzyme were 4.5 and 55 °C respectively. When ideal enzyme conditions were associated, there was a 220% increase in enzyme activity, reaching 22.76 U mL-1. The molecular weight of the enzyme was estimated at 70kDa. Analysis of the images obtained by scanning electron microscopy (SEM) indicated that the degradation of chitin residues from shrimp shells and tilapia scales in natura was effective within 24 hours of enzymatic treatment, with no need to further purification of the enzyme to change the chitin structure. Also, results obtained from the analysis of the hydrolysis products of fresh shrimp shells by thin layer chromatography (TLC) indicated that the chitinase from C. echinulata PA3S12MM behaves like an endochitinase, with the release of chitooligosaccharides such as chitotriose (GlcNAc)3. Therefore, the filamentous fungus C. echinulata PA3S12MM was efficient in the production of chitinase and in the degradation of fishing waste like shrimp shells and tilapia scales, presenting satisfactory biochemical characteristics for applications in the sectors of sustainable industrial waste management without the need for treatments like acidic or basic chemicals that are harmful to the environment.
Keywords: Biotecnologia
Enzimas fúngicas
Resíduos pesqueiros
Quitina
Biotechnology
Chitin
Fungal enzymes
Seafood waste
CNPq areas: CIENCIAS DA SAUDE::FARMACIA
Idioma: por
País: Brasil
Publisher: Universidade Estadual do Oeste do Paraná
Sigla da instituição: UNIOESTE
Departamento: Centro de Ciências Médicas e Farmacêuticas
Program: Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas
Campun: Cascavel
Citation: ROCHA, Paula Maria Carneiro. Produção e caracterização de quitinase fúngica: aplicações na biodegradação de resíduos de quitina da Indústria Pesqueira. 2024. 59 f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Cascavel - Paraná.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: https://tede.unioeste.br/handle/tede/7467
Issue Date: 21-Nov-2024
Appears in Collections:Mestrado em Ciências Farmacêuticas (CVL)

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