Produção de oligossacarídeos por enzimas de expressão heteróloga: avaliação das propriedades funcionais e análise técnico-econômica

• Processo: 22/08607-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2023
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2025
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Microbiologia - Microbiologia Aplicada
• Pesquisador responsável: Rosana Goldbeck Coelho
• Beneficiário: Danilo Bueno
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia de Alimentos (FEA). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 15/20630-4 - Desenvolvimento integrado de biorrefinaria e planta de bioetanol de cana-de-açúcar com emissão zero de CO2: rotas para converter recursos renováveis em bioprodutos e bioeletricidade, AP.TEM
• Assunto(s): Biorrefinarias Conversão de biomassa Expressão heteróloga Oligossacarídeos Propriedades funcionais
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: análise técnico-econômica | biorrefinaria | conversão de biomassa | expressão heteróloga | oligossacarídeos | Propriedades funcionais | Biotecnologia em Ciência de Alimentos

Resumo

No contexto de biorefinaria os materiais lignocelulósicos representam uma fonte de matéria prima importante para a bioconversão de celulose, hemicelulose e lignina em produtos de alto valor agregado, como oligossacarídeos, bioplásticos, briquetes entre outros. A produção de celo-oligossacarídeos (COS) e xilo-oligossacarídeos (XOS) a partir da celulose e da hemicelulose, respectivamente, apresenta uma alternativa inteligente e sustentável para valorização dos materiais lignocelulósicos que são gerados anualmente em decorrência da produção dos setores agrícola e industrial. Os oligossacarídeos apresentam atividades prebióticas que favorecem uma melhora nas funções intestinais, com ação imunológica, antimicrobiana e outros benefícios à saúde humana. Há diversos relatos na literatura que descrevem o potencial prebiótico dos XOS, porém o mesmo não é observado para estudos envolvendo os COS. Neste contexto, a presente proposta tem como objetivo produzir oligossacarídeos com potencial prebiótico a partir da hidrólise enzimática da celulose e da hemicelulose extraídas do pseudocaule de bananeira. Em uma primeira etapa do estudo será realizado a produção das enzimas (endoxilanase e endoglucanase) expressas em Pichia pastoris que serão empregadas na produção dos XOS e COS, sucessivamente, com grau de polimerização (GP) de 2 a 6. Em seguida, os oligossacarídeos obtidos serão analisados quanto as suas propriedades funcionais, tais como atividade prebiótica, antimicrobiana e antioxidante bem como será realizada análise de citotoxicidade dos oligos produzidos. Por fim, será determinada a viabilidade técnico-econômica do bioprocesso utilizando-se o software SuperPro Designer versão 8.0®, estabelecendo-se os indicadores de desempenho econômico como o tempo de retorno e o preço mínimo de venda. Este projeto está diretamente ligado ao Projeto Temático FAPESP (2015/20630-4), onde um dos objetivos é o desenvolvimento integrado de biorefinarias na conversão de recursos renováveis em bioprodutos de alto valor agregado. É importante salientar que este trabalho tem carácter original e inovador, visto que não há estudos na literatura que englobam a produção integrada destes oligos funcionais relatando testes de citotoxicidade, bem como enfatizando a análise técnico-econônica, que é fundamental para determinar a viabilidade do processo. Também é importante destacar que o bioprocesso proposto emprega hidrólise enzimática que é uma tecnologia limpa ("eco-friendly") que viabiliza a produção de biomoléculas funcionais a partir do aproveitamento sustentável dos resíduos agroindustriais.