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https://tede.unioeste.br/handle/tede/8634| Tipo do documento: | Dissertação |
| Title: | Caulobacter crescentus: Superexpressão homóloga do gene xynA1 e aplicação do extrato enzimático enriquecido com a Xilanase I em panificação |
| Other Titles: | Caulobacter crescentus: homologous overexpression of the xynA1 gene and biotechnological application of Xylanase I in baking |
| Autor: | Simioni, Bruna ![]() |
| Primeiro orientador: | Simão, Rita de Cássia Garcia |
| Primeiro coorientador: | Kadowaki, Marina Kimiko |
| Primeiro membro da banca: | Kadowaki, Marina Kimiko |
| Segundo membro da banca: | Silva, José Luis da Conceição |
| Terceiro membro da banca: | Heinen, Paulo Ricardo |
| Resumo: | A exploração da diversidade microbiana, juntamente com a engenharia genética, permite a utilização e otimização de fontes de enzimas com aplicação na indústria biotecnológica. A análise do genoma sequenciado de Caulobacter crescentus demonstra que ela possui inúmeros genes induzidos por resíduos agroindustriais e biomassas, os quais codificam enzimas utilizadas em processos industriais, incluindo celulases, xilanases e cinco diferentes β-xilosidases. Essas enzimas fazem parte de uma demanda crescente em diversos setores industriais, tais como panificação, clarificação de papel, estonagem de tecidos, rações animais, entre outros. No presente trabalho, foi criada a cepa mutante de C. crescentus, que superexpressa o gene xynA1 (CCNA_02894), o qual codifica uma endo-1-β-xilanase (EC:3.2.1.8) bacteriana. O gene xynA1 foi subclonado no vetor pAS22, que apresenta um promotor induzível por xilose, o qual passou a substituir o promotor original do gene xynA1, levando ao aumento de mais de 20 cópias do produto gênico clonado por célula bacteriana. O mutante condicional obtido foi denominado BS-xynA1 e cultivado em meio mínimo M2, suplementado com xilose 0.3% (p/v), além de diferentes resíduos agroindustriais. A maior atividade xilanásica extracelular foi de 17,22 U.mL-1 e atividade específica 278,64 U mg-1, após 18 horas de crescimento bacteriano na presença de palha de milho 0,2% (p/v). Alíquotas do extrato enzimático bruto, com essa elevada atividade específica, foram utilizadas nos diferentes ensaios de aplicabilidade dos processos biotecnológicos, no laboratório de panificação de indústria regional de farinha. Em testes de panificação, a adição enzimática reduziu o tempo de batimento em 9% e promoveu um aumento na altura dos pães de 18,2%, em relação ao controle, além de melhorar a formação da estrutura alveolar. Nos testes em alveógrafo, a adição enzimática gerou um aumentou dos seguintes parâmetros, em comparação com os controles: 18,8% de aumento na extensibilidade da massa; 8,3% de aumento na energia de deformação da massa, mostrando um incremento na força da massa; e 5,2% de aumento na elasticidade; além disso, a adição enzimática também gerou redução de 6,0% na tenacidade e redução de 20,6% no índice tenacidade/elasticidade, em relação ao controle, demonstrando a queda da rigidez da massa pela ação da enzima. Com os resultados das análises, concluiu-se que o extrato enzimático, contendo xilanase I, possui aplicabilidade como auxiliar de processamento na indústria de panificação, pela sua capacidade de melhorar as características reológicas da massa, aumentando o volume do pão, além de melhorar a estrutura alveolar do miolo. Segundo o nosso conhecimento até o presente momento, é a primeira vez que a xilanase I, produzida por expressão homóloga em C. crescentus, é usada com sucesso na indústria da panificação. Isso foi possível graças à linhagem inédita, C. crescentus BS-xynA1. |
| Abstract: | Exploration of microbial diversity along with genetic engineering allows the use and optimization of enzyme sources for use in the biotechnology industry. Analysis of the sequenced genome of Caulobacter crescentus demonstrates that it has numerous genes induced by agroindustrial residues and biomass, which encode enzymes used in industrial processes, including cellulases, xylanases and five different β-xylosidases. These enzymes are part of a growing demand in various industrial sectors, such as baking, paper clarification, fabric layering, animal feed, among others. In the present work, the mutant C. crescentus strain that overexpresses the xynA1 gene (CCNA_02894) encoding a bacterial endo-1-β xylanase (EC: 3.2.1.8) was created. The xynA1 gene was subcloned into the pAS22 vector, which features an xylose-inducible promoter that replaced the original xynA1 gene promoter, leading to an increase of more than 20 copies of the cloned gene product per bacterial cell. The conditional mutant obtained was named BS-xynA1 and grown in minimal medium M2 supplemented with xylose 0.3% (w/v) addition of different agro-indurstrial residues. The highest extracellular xylanase activity was 17.22 U mL-1 and specific activity 278.64 U mg-1 after 18 hours of bacterial growth in the presence of 0.2% (w / v) corn straw. Aliquots of crude enzyme extract with this high specific activity were used in the different tests applicability of biotechnological processes in regional flour industry baking laboratory. In baking tests, enzymatic addition reduced beating time by 9% and increased bread height by 18.2% compared to control, in addition to improving alveolar structure formation. In alveograph tests the enzymatic addition generated an increase of the following parameters compared to the controls: 18.8% increase in mass extensibility; 8.3% increase in mass deformation energy, showing an increase in mass force; and 5.2% increase in elasticity; In addition, the enzymatic addition also led to a 6.0% reduction in toughness and a 20.6% reduction in the toughness/elasticity ratio in relation to the control, demonstrating the decrease in mass stiffness by enzyme action. With the results of the analysis it was concluded that the enzyme extract containing xylanase I has applicability as a processing aid in the bakery industry because of its ability to improve the rheological characteristics of the dough, increasing the bread volume and improving the alveolar structure of the crumb. To our knowledge to date, this is the first time that xylanase I produced by homologous expression in C. crescentus has been successfully used in the bakery industry. This was made possible by the unpublished strain C. crescentus BS-xynA1. |
| Keywords: | Mutante Alveografia Elasticidade Tenacidade Farinha Pão Mutant Alveography Elasticity Tenacity |
| 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: | SIMIONI, Bruna. Caulobacter crescentus: Superexpressão homóloga do gene xynA1 e aplicação do extrato enzimático enriquecido com a Xilanase I em panificação. 2020. 56 f. Dissertação (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/8634 |
| Issue Date: | 21-Jan-2020 |
| Appears in Collections: | Mestrado em Ciências Farmacêuticas (CVL) |
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