Desenvolvimento de coquetéis enzimáticos para modificação de xilana e produção de derivados

Autor(es)

Danilo Bueno

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Rio Claro. 2023-09-18.
• Instituição: Universidade Estadual Paulista (Unesp). Instituto de Biociências. Rio Claro
• Data de defesa: 2022-12-01
• Orientador: Michel Brienzo

Resumo

A recalcitrância da biomassa lignocelulósica é uma barreira à viabilidade técnico-económica do processo de extracção de macromoléculas e produção de produtos de alto valor agregado. Naturalmente, os materiais lignocelulósicos são resistentes a degradação enzimática e microbiana, que ocorre devido a organização dos seus componentes, onde a celulose está embutida numa matriz composta de hemicelulose e lignina. Portanto, a extração da hemicelulose do bagaço de cana de açúcar sem lignina residual é um grande desafio. A xilana tem várias aplicações, dependendo da sua estrutura: polimérica, oligomérica, monomérica, com ou sem grupos ramificados/pendentes (xiloligossacarídeos, xilose, hidrogel, embalagens, pele artificial, etc.). Uma abordagem alternativa a via química é desenvolver um coquetel enzimático capaz de: (i) completa hidrólise da xilana, contendo enzimas que clivam as ligações tanto da cadeia principal como os seus grupos pendentes; (ii) clivagem das ligações com os grupos pendentes, gerando uma xilana livre de grupos pendentes; (iii) clivagem de diferentes ligações na cadeia principal gerando produtos com diferentes graus de polimerização; (iv) clivagem das ligações entre a cadeia xilana e a lignina residual. Neste contexto, este estudo desenvolveu dois coquetéis enzimáticos capazes de levar a xilana a uma completa hidrólise removendo a cadeia principal e grupos pendentes com o uso de xilanase, β-xilosidase e enzimas acessórias. Através deste estudo foi possível obter XOS com concentração de 19,6 g/L e rendimento de 93%. Além disso, foi possível obter uma xilanase deslignificada que apresentou resultados interessantes como substrato para a atividade de xilanase (700 UI/mL) e para o crescimento de Aspergillus versicolor, que produziu a xilanase com alta atividade (1350 UI/mL) na presença deste substrato durante 10 dias. Os bioplásticos produzidos neste estudo utilizando xilana modificada por hidrólise enzimática (B2-lacase e B4-arabinofuranosidase) e tratamento químico (B3-H2O2) com adição de amido, glicerol e bis-acrilamida, apresentaram-se como uma abordagem interessante devido as melhorias observadas nas propriedades do bioplástico quando comparado com a xilana original (B1). Os resultados indicaram baixa opacidade, retenção de humidade, solubilidade, e grande tensão de tração em comparação com o bioplástico B1, possivelmente devido à remoção de lignina e dos grupos pendentes de arabinose, incluindo a utilização de bis-acrilamida na formulação dos bioplásticos. Portanto, este estudo é pioneiro na produção de produtos de alto valor agregado derivados da xilana do bagaço da cana de açúcar, tais como dois robustos coquetéis enzimáticos para a produção de XOS. Além disso, a obtenção de bioplásticos derivados de xilana delignificada mostraram-se eficazes como substrato para o crescimento de A. versicolor e também para determinar a atividade enzimática da xilanase. (AU)

• Processo FAPESP: 18/07648-0 - Desenvolvimento de coquetéis enzimáticos para modificação de xilana e produção de derivados
• Beneficiário: Danilo Bueno
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado