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Tipo do documento: Dissertação
Title: Imobilização da endoxilanase de Thermomyces Ianuginosus pc7s1t em quitosana magnética: caracterização e produção de xilooligossacarídeos a partir de resíduos agrícolas
Other Titles: Immobilization of endoxylanase from Thermomyces Ianuginosus pc7s1t on magnetic chitosan: characterization and xylo oligosaccharide production from agricultural was
Autor: RODIO, Laura Camila Wagner 
Primeiro orientador: KADOWAKI, MARINA KIMIKO
Primeiro membro da banca: Andrades, Diandra de
Segundo membro da banca: Maller, Alexandre
Resumo: As xilanases são enzimas hidrolíticas com grande potencial biotecnológico e aplicações em diversos setores: como na indústria de alimentos, ração animal, bebidas, papel, biocombustíveis, produção de xilooligossacarídeos e bioconversão de resíduos agrícolas. A sua utilização em larga escala ou industrial depende de fatores como a estabilidade a altas temperaturas, tolerância a diferentes condições de reação e possibilidade de recuperação e reutilização ao final do processo. Para contornar esses problemas, as imobilizações enzimáticas surgem como uma metodologia de aprimoramento dos biocatalisadores, fixando a enzima em uma matriz que agrega características favoráveis para a sua aplicação. A quitosana é um biopolímero não tóxico, de baixo custo, renovável e com alta afinidade a proteínas que se destaca como material para a imobilização, permitindo diferentes mecanismos como a ligação covalente e aprisionamento. O objetivo desse estudo foi caracterizar a endoxilanase do fungo filamentoso Thermomyces lanuginosus PC7S1T imobilizada em quitosana magnética e sua aplicação na produção de xilooligossacarídeos. O processo de imobilização da endoxilanase nesse suporte alcançou um rendimento de 90,65%, uma eficiência de 73,66% e uma atividade recuperada de 66,77%. A enzima exibiu notável estabilidade de armazenamento, retendo 94% de sua atividade após 50 dias a 4 °C. A análise de reutilização mostrou que a enzima imobilizada reteve 54% de sua atividade relativa após 10 ciclos. Em temperaturas de 70 °C e 75 °C, a endoxilanase imobilizada apresentou maior estabilidade quando comparada a sua forma livre, e em pH 6,5, manteve 100% da sua atividade após 5 horas de incubação. Na presença de íon de Mn+2 , revelou aumento de atividade tanto na forma livre (22,5%), quanto na imobilizada (25,3%), porém, quando exposta ao etanol e Triton x-100, houve redução de atividade em 28,1% e 23,6% da enzima imobilizada, respectivamente. Na sacarificação de hemiceluloses obtidas a partir de resíduos agrícolas (palha e sabugo de milho, bagaço de cana e sorgo biomassa), a enzima imobilizada aumentou a produção de xilotriose (X3) e xilotetraose (X4), embora com um rendimento global ligeiramente inferior ao da enzima livre. A microscopia eletrônica de varredura revelou despolimerização significativa das fibras dessas hemiceluloses pela enzima imobilizada. As avaliações de toxicidade indicaram que o XOS produzido pela enzima imobilizada não exibiu toxicidade significativa para Artemia salina. Dessa forma, a endoxilanase imobilizada em quitosana magnética apresenta características inovadoras e promissoras que atendem às demandas de biocatalisadores robustos e adequados para escalas industriais, com destaque na degradação de resíduos agrícolas e na produção de xilooligossacarídeos com potencial de aplicações prebióticas.
Abstract: Xylanases are hydrolytic enzymes with great biotechnological potential and applications in several sectors, such as the food industry, animal feed, beverages, paper, biofuels, the production of xylooligosaccharides, and the bioconversion of agricultural waste. Their large-scale or industrial application is contingent upon parameters such as thermal stability, adaptability to various reaction conditions, and the feasibility of recovery and reuse post-process. Enzyme immobilization serves as a strategy to enhance biocatalysts by securing the enzyme within a matrix that imparts advantageous properties for its application. Chitosan is a non-toxic, low cost, renewable biopolymer with high protein affinity that stands out as a material for immobilization, allowing different mechanisms such as covalent binding and entrapment. This study aimed to characterize the endoxylanase from the filamentous fungus Thermomyces lanuginosus PC7S1T, immobilized in magnetic chitosan, and to explore its applicability in the production of xylooligosaccharides. The immobilization of endoxylanase on this support resulted in a yield of 90.65%, an efficiency of 73.66%, and a recovered activity of 66.77%. The enzyme demonstrated exceptional storage stability, maintaining 94% of its activity after 50 days at 4°C. The reuse investigation indicated that the immobilized enzyme preserved 54% of its relative activity over 10 cycles. At temperatures of 70°C and 75°C, the immobilized endoxylanase exhibited enhanced stability relative to its free form, and at pH 6.5, it retained 100% of its activity following 5 hours of incubation. The presence of Mn²⁺ ions resulted in enhanced activity in both the free (22.5%) and immobilized (25.3%) forms; whereas, exposure to ethanol and Triton X-100 led to a decrease in activity of 28.1% and 23.6% for the immobilized enzyme, respectively. The saccharification of hemicelluloses derived from agricultural residues (corn straw and cob, sugarcane bagasse, and sorghum biomass) demonstrated that the immobilized enzyme enhanced the production of xylooligosaccharides, particularly xylotriose (X3) and xylotetraose (X4), though with a slightly lower overall yield compared to the free enzyme. Scanning electron imaging demonstrated considerable depolymerization of these hemicellulose fibers by the immobilized enzyme. Toxicity evaluations revealed that the XOS generated by the immobilized enzyme displayed negligible toxicity to Artemia salina. The endoxylanase immobilized in magnetic chitosan exhibits novel and advantageous properties that satisfy the requirements for resilient biocatalysts appropriate for industrial applications, particularly in the degradation of agricultural residues and the synthesis of xylooligosaccharides with potential prebiotic uses.
Keywords: Fungo filamentoso
Xilanase
Hemicelulose
Prebiótico
Xilooligossacarídeos
Filamentous fungus
Xylanase
Hemicellulose
Prebiotic
Xylooligosaccharides
CNPq areas: CIÊNCIAS FARMACÊUTICAS
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: RODIO, Laura Camila Wagner. Imobilização da endoxilanase de Thermomyces Ianuginosus pc7s1t em quitosana magnética: caracterização e produção de xilooligossacarídeos a partir de resíduos agrícolas. 2025. 44 f. ( Mestrado em Ciências Farmacêuticas) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Cascavel.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: https://tede.unioeste.br/handle/tede/8388
Issue Date: 25-Feb-2025
Appears in Collections:Mestrado em Ciências Farmacêuticas (CVL)

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