53º CBQ - Obtenção de enzimas do complexo xilanolítico a partir de micro-organismo isolado

53º Congresso Brasileiro de Quimica
Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4

ÁREA: Bioquímica e Biotecnologia

TÍTULO: Obtenção de enzimas do complexo xilanolítico a partir de micro-organismo isolado

AUTORES: Teixeira, L. (FURG) ; Cadaval, C. (FURG) ; Otero, D. (FURG) ; Kalil, S. (FURG)

RESUMO: Xilanases são enzimas de importante aplicação em diferentes setores industriais. Uma variedade de micro-organismos têm sido relatados como produtores de xilanases, sendo os bolores mais comumente utilizados pela indústria na produção desta enzima. Estudos utilizando leveduras para produção de xilanases ainda são escassos, assim sendo o objetivo deste trabalho foi verificar a capacidade de produção de enzimas do complexo xilanolítico através de uma cepa de levedura isolada de tomate (28Y). A levedura apresentou máxima produção de endo xilanases (21,6 U. mL^-1) em 48 horas de cultivos submersos utilizando meio a base de xilana. A produção das demais enzimas investigadas foi baixa, o que dependendo da aplicação da endo xilanase, pode vir a ser importante.

PALAVRAS CHAVES: endo xilanase; levedura; produção

INTRODUÇÃO: O crescente aumento das pesquisas na área da enzimologia tem estimulado o isolamento de micro-organismos a partir de diferentes fontes, a fim de aumentar a produtividade, a especificidade e a estabilidade das enzimas, como por exemplo as xilanases (GEOK et al., 2003). As enzimas xilanolíticas são glicosidades responsáveis principalmente pela hidrólise das ligações β-1,4 da xilana vegetal, a qual degradação completa, necessita da ação co-operativa de um consórcio de enzimas microbianas específicas (COUGHLAN e HAZLEWOOD,1993). A principal enzima é a endo β-1,4 xilanase, que hidrolisa aleatoriamente ligações β-1,4 da cadeia de hemicelulose liberando xilo-oligossacarídeos (XOS) (HALTRICH et al., 1996). A β-xilosidase apresenta também sua importância, uma vez que, hidrolisa pequenos xilo-oligossacarídeos (XOS) e xilobiose, a partir da extremidade não redutora, liberando xilose (ANDRADE, 2002). As xilanases possui grande aplicação em diferentes tipos de indústrias tais como a de ração animal, alimentos, têxteis, branqueamento de papel (xilanase livre de celulase), produção de etanol a partir de biomassa, entre outras (POLIZELI et al., 2005). A produção de xilanases, por micro-organismos, estende-se à utilização, principalmente, de bactérias e bolores, havendo poucos relatos acerca da utilização de leveduras, assim sendo o objetivo deste trabalho é verificar a capacidade de produção de enzimas do complexo xilanolítico através de levedura isolada de alimento.

MATERIAL E MÉTODOS: Para o desenvolvimento deste trabalho foi utilizada uma levedura (28 Y) isolada de tomate sadio por Otero et al. (2012).A levedura apresentou, em testes preliminares, a capacidade de degradar xilana presente no meio, por isso foi testada para a produção de enzimas do complexo xilanolítico através de cultivos submersos. O pré inóculo foi realizado transferindo a massa celular crescida em ágar glicose – levedura – malte – peptona (GYMP) para tubos de ensaio contendo 9 mL do meio complexo (10 g/L de xilana , 3 g/L de extrato de levedura, 7 g/L de KH₂PO₄, 2 g/L de K₂HPO₄ , 0,1 g/L de MgSO₄.7H₂O, 1 g/L de (NH₄)₂SO₄ e 5 g/L de peptona), sendo incubado a 30ºC por 24 horas. O volume total do pré inóculo foi transferido para erlenmeyers contendo 150 mL do meio descrito anteriormente, obtendo assim o inóculo, e este foi mantido a 30ºC durante 48 h sob agitação de 150 rpm. O cultivo foi iniciado com concentração celular de 1x10⁷ células. mL^-1 em 135 mL de meio e incubados a 30ºC sob agitação de 150 rpm (MOTTA, 2008). Amostras foram retiradas a cada 6 horas, a partir do ponto zero até atingir a máxima atividade de endo xilanases, após as amostras foram retiradas a cada 24 horas, totalizando 96 horas de cultivo. Para cada ponto, foram realizadas as análises de atividades enzimáticas em triplicata.Foram avaliadas as atividades de endo xilanases, determinada com base no método descrito por Bailey et al. (1992). A atividade de β-xilosidase foi realizada segundo Tan, Mayers e Saddler (1987). Foram também acompanhadas as atividades de celulases (CMCase e FPase), para tal foi utilizada metodologia descrita por Ghose (1987).O pH foi determinado segundo AOAC (1995).

RESULTADOS E DISCUSSÃO: A levedura 28 Y, isolada de tomate sadio, apresentou-se como uma boa produtora de endo xilanase quando cultivada em meio líquido complexo, estando os valores obtidos ao longo do cultivo, apresentados na Figura 1. Com base na Figura 1 pode-se observar que a produção de endo xilanase teve seu máximo de atividade (21,6 U. mL^-1) em 48 horas de cultivo em pH de 6,90, enquanto que as demais enzimas (β- xilosidase, FPase e CMCase) apresentaram baixos níveis de atividade enzimática. A produção enzimática (21,6 U. mL^-1) obtida pela levedura 24Y é semelhante a descrita por Camilo et. al (2009), o qual a partir de um isolado de Trichosporon cutaneum URM4789 obteve, através de cultivos submersos, uma produção de xilanases de 24,25 U.mL^-1 e Silva et. al (2012) obteve atividade de 29,74U.mL^-1 utilizando uma cepa de Trichosporon sporotrichoides isolada do solo sob sistema agroflorestal. Os valores de atividade enzimática para endo xilanases produzidas por esta levedura foram superiores ao descrito na literatura, uma vez que Motta (2008) avaliou a atividade enzimática de leveduras silvestres isoladas de diversas regiões do Brasil e selecionou os micro-organismos AAD5 e AY10. Estas leveduras apresentaram atividade enzimática em torno de 2 μmol/mL.min. Assim sendo esta levedura mostrou-se promissora frente à produção de xilanase e será encaminhada posteriormente para testes de maximização.

Figura 1: Acompanhamento das atividades enzimáticas de endo xilanase,

CONCLUSÕES: A partir dos resultados obtidos neste trabalho, pode-se concluir que a levedura 28Y foi capaz de produzir altos níveis de endo-xilanase (21,65 U/mL) e baixos níveis das demais enzimas, o que confere a esta levedura um potencial de aplicação nas indústrias têxteis, farmacêuticas e de alimentos, além do fato que a produção de xilanases por leveduras não ser muito relatada na literatura, o que torna este estudo promissor e inovador na área de biotecnologia.

AGRADECIMENTOS: A CAPES, Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul, CNPQ e FURG pelo apoio financeiro.

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