N-glycosylated proteins that traverse the endoplasmic reticulum (ER) can make use of the calnexin cycle to attain their correct fold. The calnexin cycle modifies the N-glycan structure and allows for association of the glycoprotein with the ER lectins calnexin and calreticulin, which in turn recruit further chaperones that assist folding. Most enveloped viruses encode glycoproteins, which, upon infection of a host cell, crucially depend on the calnexin cycle to aid their folding. This includes diverse families such as Flaviviridae, Retroviridae and Orthomyxoviridae. We studied the calnexin cycle components with the ultimate aim of developing broad-spectrum antivirals. X-ray crystallography was used to structurally characterise the murine ER α-glucosidase I, which controls entry into the calnexin cycle, with a number of inhibitory antiviral iminosugars. These data reveal flexibility in the ligands' alkyl tails and may act as a basis for the discovery of enzyme specific inhibitors. UDP-glucose: glycoprotein glucosyltransferase (UGGT) is the quality control checkpoint of the calnexin cycle whose full-length structure from the thermophilic fungus Chaetomium thermophilum was recently determined. Presented here are a higher resolution structure in addition to SAXS studies of UGGT's interaction with Sep15, a protein that enhances UGGT activity. UGGT's reaction releases into the ER lumen UDP, which is the only known small molecule inhibitor of UGGT. An ER-resident UDPase, ENTPD5, breaks down UDP into UMP. Enzymatic characterisation of ENTPD5 reveals its substrate specificities; in addition we show a paralog, ENTPD6, possesses similar activities. Presented here is work towards crystallisation of these two proteins and a test of the anti-Zika activity of ENTPD5 inhibitors. Finally, CRISPR/Cas9 knock-out cells were generated to test, in principle, whether modulation of the activity of proteins involved in the calnexin cycle could be antiviral. The data confirm that the ER glucosidases are likely the best targets of those studied.

?-glucosidases são enzimas que catalisam a hidrólise de ligações glucosídicas ?-1,4, ?-1,3 e ?-1,6 a partir da extremidade não redutora de oligossacarídeos de cadeias pequenas, alquil e aril ?-D-glucosídeos e dissacarídeos. Além de serem enzimas chave do complexo celulolítico, apresentam funções importantes como o melhoramento de aromas de vinhos e a hidrólise de antocianinas. Malbranchea pulchella usualmente é encontrado em fragmentos vegetais em decomposição ou material rico em celulose, podendo ser considerado promissor à produção de enzimas de interesse biotecnológico. Neste contexto, o objetivo desse projeto foi a caracterização funcional de uma ?-glucosidase de M. pulchella e sua aplicação na hidrólise de resíduos agroindustriais e de antocianinas. Uma BGL da família GH3 foi purificada com um fator de purificação 6,32 e recuperação de aproximadamente 35 %. A sua massa molecular aproximado foi de 100 kDa, e o Km, Vmáx e Kcat foram calculadas em 0,33 mM, 13,67 U/mg, 26,5 s-1 respectivamente. O dicroísmo circular revelou uma estrutura composta por aproximadamente 25% de ?-hélices e 20% de ?-folhas. A BGL apresentou pH e temperatura ótimos igual a 6,0 e 50 °C; e foi estável a 40 °C e apresentou boa estabilidade nos pH 5,0 a 8,0, por 24 horas. Nenhum dos sais de íons metálicos ativou a enzima e apenas o HgCl2 inibiu a atividade em 90%. A enzima não apresentou inibição em presença de glucose (0,1-1M) por até 24 horas. Além disso, a GH3 mostrou-se glicosilada e a proporção de açúcar corresponde a 15% massa da enzima. O efeito da celobiose (C) e do bagaço de cana-de-açúcar in natura (BCAN) na produção das BGLs foram avaliados em um DCCR, que indicou um modelo reduzido com influência das duas variáveis. A melhor condição de cultivo para a produção de BGLs foi 0,6% de C (p/v) e 4% de BCAN (p/v). Por meio de um planejamento de mistura, os resíduos BCAN, a casca de soja moída (CS) e o bagaço de cevada (BCev), foram avaliados quanto ao potencial de hidrólise a partir das enzimas presentes no extrato enzimático, resultando no maior potencial de hidrólise sobre o BCev, com a produção de aproximadamente 2 mg/mL de açúcares redutores em 48 horas. As BGLs presentes no extrato enzimático otimizado foram imobilizadas em suporte MANAE-agarose, Concanavalina A-Sepharose e BrCN-Sepharose. Os derivados BGL-MANAE e BGL-ConA foram ativados aproximadamente 10 e 3 vezes, respectivamente. BGL-MANAE e BGL-ConA foram mais estáveis que o controle BGLBrCN em todos os pH testados em 24 horas e, além disso, BGL-ConA permaneceu com 100% de sua atividade em temperaturas de 40 °C, 50 °C e 60 °C, já o BGL-MANAE mostrou-se estável a 40 °C permanecendo com 83% de sua atividade, ambos em 24 horas. BGL-MANAE e BGL-ConA apresentaram menor efeito inibitório em presença de diferentes concentrações de glucose e etanol quando comparados ao BGL-BrCN, e esses resultados indicaram que a imobilização de alguma forma colaborou para uma maior estabilidade ao pH e à temperatura, bem como ao aumento da tolerância por glucose e etanol. Os derivados puderam ser reutilizados por até 20 vezes e quando avaliados quanto à capacidade de clarificar vinhos e sucos de uva (hidrólise de antocianinas), BGL-MANAE clarificou 52% o vinho, 71% o vinho diluído, 77% o suco de uva e 56% o suco de uva diluído, e BGL-ConA em contrapartida clarificou 41% o vinho, 46% o vinho diluído, 63% o suco de uva e 23% o suco de uva diluído. BGL-MANAE foi mais eficiente que BGL-ConA na clarificação de vinhos e sucos de uva podendo ser considerado um biocatalisador promissor na hidrólise de antocianinas e, consequentemente, para a produção de vinhos brancos e rose a partir de diferentes variedades de uvas. Este trabalho pelo que sabemos, é o primeiro a usar BGLs imobilizadas com aplicação na clarificação de sucos de uva e vinhos, podendo ser considerado um trabalho inovador, e de grande importância para a indústria de alimentos e bebidas. / ?-glucosidases are enzymes that catalyze the hydrolysis of ?-1,4, ?-1,3 and ?-1,6 glucosidic linkages, from the non-reducing end of short chain oligosaccharides, alkyl and aryl ?-D-glucosides and disaccharides. Besides being complex key cellulolytic enzymes, they have important functions such as the improvement of wine flavors and anthocyanins hydrolysis. Malbranchea pulchella is usually found in decaying plant debris or in material rich in cellulose, for this reason it can be considered promising for the production of enzymes of biotechnological interest. In this context, the aim of this project was the functional characterization of a ?-glucosidase from M. pulchella and its application in the organic residues and anthocyanins hydrolysis. A BGL GH3 family produced by M. pulchella was purified with a purification factor and recovery of about 6.32 and 35 times. Its approximate molecular mass was 100 kDa, and Km, Vmax and kcat were 0.33 mM, 13.67 U/mg, 26.5 s-1, respectively. The circular dichroism revealed a structure composed of approximately 25% of ?-helix and 20% of ?-sheets. BGL presented optimum pH and temperature at 6.0 and 50 °C; and it was stable at 40 °C. It also showed good stability at pH 5.0 to 8.0, for 24 hours. None of the metal ions salts activated the enzyme and HgCl2 inhibited the activity by 90%. The enzyme showed no inhibition in the presence of glucose (0,1-1M) for 24 hours. Furthermore, it is glycosylated and the sugar proportion correspondsto 15% of the enzyme mass. The effect of cellobiose (C) and sugarcane bagasse in natura (BCAN) in the production of BGLs were evaluated in a CCRD, which indicated a reduced model of influence of the two variables. The best culture condition for BGLs production was 0.6% of C (w/v) and 4% (w/v) of BCAN. Through a mixture design, using the BCAN, ground soybean hulls (CS) and barley bagasse (BCev) were used to evaluate the potential of hydrolysis of these residues in the presence of enzymes present in the enzymatic extract, resulting in a greater efficiency of (BCev) hydrolysis, producing approximately 2 mg/mL of reducing sugars in 48 hours. The BGLs present in the optimized enzyme extract were also used in the immobilization on ionic support MANAE-agarose and affinity support Concanavalin A-Sepharose (ConA-Sepharose). The BGL-MANAE and BGL-ConA derivatives were activated approximately 10 and 3 times, respectively. BGL-MANAE and BGL-ConA were more stable than BGL-BrCN control in all pH tested within 24 hours. In addition, BGL-ConA remained 100% of its activity at 40 °C, 50 °C and 60 °C , and BGL-MANAE was stable at 40 °C and remained 83% of its activity, both in 24 hours. BGL-MANAE and BGL-ConA showed lower inhibitory effect in the presence of different glucose and ethanol concentrations when compared to BGL-BrCN and these results indicate that the immobilization, somehow, cooperated to a greater pH and temperature stability, as well as to increased tolerance by glucose and ethanol. The derivatives could be reused up to 20 times and when they were tested for their capacity to clarify wine and grape juice (anthocyanins hydrolysis), BGL-MANAE clarified 52% wine, 71% diluted wine, 77% grape juice and 56% diluted grape juice. On the other hand, BGL-ConA clarified 41% wine, 46% diluted wine, 63% grape juice and 23% diluted grape juice. BGL-MANAE was more efficient than BGL-ConA in clarifying wines and grape juices and it may be considered a promising biocatalyst in the anthocyanins hydrolysis, and consequently in the production of white and rose wines from different varieties of grapes. This work as we know, is the first to use immobilized BGLs applied in the clarification of grape juice and wine, for this reason, it can be considered an innovative work, and of great importance to the food and beverage industry

Orientador: Roberto da Silva / Banca: Antonio José de Almeida Meirelles / Banca: Maurício Boscolo / Resumo: O capitulo 1 deste trabalho descreve o Pré-tratamento do bagaço de cana-de-açúcar e avalia a sua sacarificação enzimática a partir de diferentes extratos enzimáticos dos fungos Penicillium viridicatum RFC3, Trichodermareesei QM9414, Thermoascus aurantiacus CBMAI756 e Thermomyces lanuginosus, obtidos a partir da fermentação estado sólido. Dentre essas fermentações, o melhor resultado individual de eficiência de hidrólise foi obtido com o extrato enzimático do fungo T.aurantiacus, o qual foi então utilizado na sacarificação dos bagaços pré-tratados com espécies reativas de oxigênio. A melhor taxa de sacarificação foi obtida no bagaço pré-tratado com NaClO, que resultou em 19,8% de rendimento, contra 12,2% no bagaço in natura. O capitulo 2 do trabalho descreve a importância do sinergismo e da inibição enzimática, na forma da β-glicosidase, na sacarificação do bagaço. Foi verificado sinergismo entre os extratos enzimáticos dos fungos P.viridicatum e T.reesei e a melhor combinação dos dois extratos foi na proporção 1:1, resultando na liberação de 0,73 mg/mL de glicose. As atividades de β-glicosidases presentes nos extratos enzimáticos foram avaliadas quanto aos efeitos de inibição por glicose. Os parâmetros cinéticos Km e Vmax foram obtidos com a enzima do T. aurantiacus sem inibidor apresentou Vmáx 4,60 μmol/min e Km 0,31 mM e com glicose Vmáx 2,3 μmol/min e Km 0,37 mM. Sem glicose a enzima do P. viridicatum apresentou Vmáx 166,7 μmol/min e Km 0,2mM e com glicose Vmáx 13,8 μmol/min e Km 1,2 mM. A β- glicosidase do T.aurantiacus sofreu inibição não-competitiva, enquanto a enzima do P.viridicatum sofreu inibição mista. Também foram avaliados os efeitos da frutose e da glicose isomerase como supressora do efeito inibidor da glicose. A presença da frutose proporcionou um efeito positivo nas atividades de β-glicosidases desses fungos. A sacarificação do bagaço de cana com a combinação... / Abstract: The first chapter of this work describes the pretreatment of sugarcane bagasse cane and evaluates its enzymatic saccharification from different enzymatic extracts of Penicillium viridicatum RFC3, Trichoderma reesei QM9414, Thermoascus aurantiacus and Thermomyces lanuginosus CBMAI756 obtained from the solid state fermentation. Among these fermentations, the best individual result of hydrolysis efficiency was obtained with the enzymatic extract of the fungus T.aurantiacus, which was then used in the saccharification of bagasse pretreated with reactive oxygen species . The best rate of saccharification was achieved on bagasse pretreated with NaClO resultins in 19.8 % of yield, versus 12.2% in the bagasse in natura. The chapter 2 of this work describes the importance of synergism and inhibition of the enzyme in the form of β - glucosidase in the saccharification of bagasse. Synergism between the enzymatic extracts of fungi P.viridicatum and T.reesei the best combination of the two extracts was observed for the ratio 1:1, resulting in the release of 0.73 mg / mL glucose . The activities of β - glucosidase enzyme present in the extracts were analyzed for the effects of inhibition by glucose. The kinetic parameters Km and Vmax of the β-glucosidase enzyme presented, in case of T. aurantiacus Vmax of 4.60 μmol/min and Km 0.31 mM and with glucose Vmax 2.3 μmol/min and Km 0.37 mM. For the enzyme from P.viridicatum values were Vmax 166.7 μmol/min and Km 0.2 mM and with glucose Vmax 13.8 μmol/min and Km 1.2 mM. The β-glucosidase T.aurantiacus suffered from non-competitive inhibition, while P.viridicatum suffered mixed enzyme inhibition. We also evaluated the effects of fructose and glucose isomerase as suppressing the inhibitory effect of glucose. The presence of fructose resulted in a positive effect on the β - glucosidase activity of these fungi. The saccharification of sugarcane bagasse with the combination of glucose isomerase enzyme ... / Mestre

acase@tulane.edu

Th.--Pharm.--Paris 5, 1982. N°: 75.

As β-glicosidades são enzimas que catalisam a hidrólise de ligações glicosídicas. São amplamente encontradas na natureza em plantas, frutas e animais. Possuem diversas aplicações biotecnologicas podendo ser amplamente empregadas na indústria de alimentos e bebidas afim de melhorar a qualidade de aroma, sabor, coloração e viscosidade do produto. Este estudo apresenta o processo de imobilização de uma β-glicosidase comercial em suporte de quitosana e a obtenção de um derivado ativo e estável, para ser aplicado no processamento de vinhos aumentando a complexidade aromática de vinhos joven. A imobilizaçãpo foi realizada em suporte de quitosana, reticulado com glutaraldeído, atingindo 100% de eficiência na imobilização com 50mg de proteína por grama de suporte e 65% de atividade recuperada no derivado imobilizado. A imobilização além de contribuir para um maior controle do processo, alterou algumas características da β-glicosidase, a qual demonstrou manter uma atividade mais alta em faixas mais amplas de pH, quando comparada a enzima livre. A β-glicosidase imobilizada apresentou grande estabilidade podendo ser reutilizada por mais de 30 ciclos, mantendo sua atividade inicial. A aplicação da β-glicosidase no vinho foi realizada em batelada, por um tempo de 90 min, sob agitação. A análise por SPME/GC-MS revelou um aumento na concentração terpenos, quando comparada a amostras não tratadas. Houve um aumento na concentração de geraniol, citronelol, linalol e nerol. A aplicação da β-glicosidase foi bem sucedida, liberando os compostos aromáticos em um curto períuodo de tempo de contato. O processo de reutilização mostra que o biocatalisador imobilizado é uam ferramenta vantajosa para a indústria de bebidas. / β-glucosidases are enzymes that catalyze the hydrolysis of glycosidic bonds. They are widely found in nature at plants, fruits and animals. They have various biotechnological applications being largely used in food and beverage industry for the enhance the product viscosity, coloration, flavour and aroma qualities. This study presents a commercial β-glucosidase immobilization in chitosan support in order to obtain an active and stable derivative, enabling its application in winemaking, enhancing the aromatic complexity in young wines. The immobilization process was conducted in chitosana support, cross-linked with glutaraldehyde, reaching 100% efficiency in immobilization with 50 mg of protein per gram of support and 65% recovered activity in imobilized derived. The immobilization of the enzyme contributes to greater control of the process, changed some features of β-glucosidase, which proved to be more stable at pH changes when compared to free enzyme. Also the immobilized β-glucosidase showed great operational stability been reused for more than 30 cycles maintaining its initial activity. The application of β-glucosidase in the wine was held in batch for 90 minutes under stirring. The analyzis by SPME / GC-MS revelead a increasement in terpens concentration when compared to the sample without treatment. Was noticed a increase in geraniol, citronellol, linalool and nerol concentration. Apliccation of β-glucosidase was sucesfull, releasing aromatic compounds in contact for a short period of time. The reuses process showed that the immobilized biocatalyst is a advantageous tool for the beverage industry.

As β-glicosidades são enzimas que catalisam a hidrólise de ligações glicosídicas. São amplamente encontradas na natureza em plantas, frutas e animais. Possuem diversas aplicações biotecnologicas podendo ser amplamente empregadas na indústria de alimentos e bebidas afim de melhorar a qualidade de aroma, sabor, coloração e viscosidade do produto. Este estudo apresenta o processo de imobilização de uma β-glicosidase comercial em suporte de quitosana e a obtenção de um derivado ativo e estável, para ser aplicado no processamento de vinhos aumentando a complexidade aromática de vinhos joven. A imobilizaçãpo foi realizada em suporte de quitosana, reticulado com glutaraldeído, atingindo 100% de eficiência na imobilização com 50mg de proteína por grama de suporte e 65% de atividade recuperada no derivado imobilizado. A imobilização além de contribuir para um maior controle do processo, alterou algumas características da β-glicosidase, a qual demonstrou manter uma atividade mais alta em faixas mais amplas de pH, quando comparada a enzima livre. A β-glicosidase imobilizada apresentou grande estabilidade podendo ser reutilizada por mais de 30 ciclos, mantendo sua atividade inicial. A aplicação da β-glicosidase no vinho foi realizada em batelada, por um tempo de 90 min, sob agitação. A análise por SPME/GC-MS revelou um aumento na concentração terpenos, quando comparada a amostras não tratadas. Houve um aumento na concentração de geraniol, citronelol, linalol e nerol. A aplicação da β-glicosidase foi bem sucedida, liberando os compostos aromáticos em um curto períuodo de tempo de contato. O processo de reutilização mostra que o biocatalisador imobilizado é uam ferramenta vantajosa para a indústria de bebidas. / β-glucosidases are enzymes that catalyze the hydrolysis of glycosidic bonds. They are widely found in nature at plants, fruits and animals. They have various biotechnological applications being largely used in food and beverage industry for the enhance the product viscosity, coloration, flavour and aroma qualities. This study presents a commercial β-glucosidase immobilization in chitosan support in order to obtain an active and stable derivative, enabling its application in winemaking, enhancing the aromatic complexity in young wines. The immobilization process was conducted in chitosana support, cross-linked with glutaraldehyde, reaching 100% efficiency in immobilization with 50 mg of protein per gram of support and 65% recovered activity in imobilized derived. The immobilization of the enzyme contributes to greater control of the process, changed some features of β-glucosidase, which proved to be more stable at pH changes when compared to free enzyme. Also the immobilized β-glucosidase showed great operational stability been reused for more than 30 cycles maintaining its initial activity. The application of β-glucosidase in the wine was held in batch for 90 minutes under stirring. The analyzis by SPME / GC-MS revelead a increasement in terpens concentration when compared to the sample without treatment. Was noticed a increase in geraniol, citronellol, linalool and nerol concentration. Apliccation of β-glucosidase was sucesfull, releasing aromatic compounds in contact for a short period of time. The reuses process showed that the immobilized biocatalyst is a advantageous tool for the beverage industry.

Orientador: Prof. Dr. Wanius José Garcia da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Biotecnociência, 2016. / A hidrolise enzimatica da celulose e realizada pela acao sinergica de pelo menos tres tipos de celulases distintas: endoglucanases, exoglucanases e ¿À.glicosidases. As endoglucanases e celobiohidrolases sao frequentemente inibidas pelo aumento da concentracao de celobiose (dimero de glicose) no meio reacional. As ¿À-glicosidases sao enzimas que clivam celobiose em monomeros de glicose. Portanto, as ¿À-glicosidases sao essenciais ao processo de hidrolise da celulose por impedirem o acumulo de celobiose e, assim, evitar a diminuicao da taxa de hidrolise. Processos de pre-tratamento da biomassa lignocelulosica sao empregados, antes da reacao de hidrolise enzimatica da celulose, a fim de retirar a fracao de lignina e aumentar a taxa de conversao da celulose em glicose. Porem, estes processos de pre-tratamento da biomassa lignocelulosica nao sao 100% eficientes na remocao da lignina. Estudos previos mostraram que a adicao de lignina a celulose pura pode causar a reducao da liberacao de acucar em valores superiores a 60%. Assim, neste estudo, nos caracterizamos a adsorcao nao produtiva da enzima ¿À-glicosidase da familia GH1 da bacteria Thermotoga petrophila (TpBGL1) em ligninas extraidas de diferentes biomassas (cana-de-acucar e eucalipto). Em pH 7 e 6, nossos resultados indicaram que a repulsao eletrostatica enfraquece a adsorcao nao produtiva de TpBGL1 em ligninas. Contudo, em pH 4 a atracao eletrostatica fortalece a adsorcao nao produtiva. Alem disso, o aumento da temperatura de 25 oC para 70 oC nao resultou em um aumento significativo da adsorcao de TpBGL1 em ligninas, provavelmente porque nao ocorre um aumento significativo de regioes hidrofobicas na estrutura da enzima expostas ao solvente. Todas as informacoes obtidas neste estudo poderao ser uteis para aplicacoes biotecnologicas no campo de conversao de polissacarideos estruturais em bioenergia. / The enzymatic hydrolysis of cellulose to glucose requires at least three types of enzymes working synergistically: endoglucanases that randomly cleave the â-1,4-glycosidic linkages of cellulose, cellobiohydrolases which cleave off cellobiose units from the reducing or nonreducing end of cellulose chain, and â-glucosidases responsible for hydrolysis of the released cellobiose to glucose. Endoglucanases and cellobiohydrolases are normally inhibited by cellobiose, therefore, â-glucosidases are essential to avoid the decrease the hydrolysis rates of cellulose over time due to cellobiose accumulation. The presence of residual lignin after pretreatments may affect negatively the enzymatic hydrolysis of cellulose to glucose. Cellulases bind to lignin, deactivating the enzymes and reducing the overall enzymatic activities. In this study, we examined the non-productive adsorption of one â-glucosidase from Thermotoga petrophila, belonging to the family GH1, on the lignin preparations from both sugarcane (grasses) and eucalyptus (hardwood). GH1 â-glucosidase adsorption onto lignins was found to be strongly pH-dependent, suggesting that the adsorption is electrostatically modulated. At pH 7 and 6, electrostatic repulsion weakens the non-productive adsorption of GH1 â-glucosidase to lignins. However, at pH 4, attractive electrostatic interactions strengthen the non-productive adsorption of GH1 â-glucosidase to lignins. Finally, the increase of temperature did not result in the increase of GH1 â-glucosidase adsorption, probably because there is no significant increase in hydrophobic regions in the GH1 â-glucosidase structure. These studies can be useful in the field of plant structural polysaccharides conversion into bioenergy.

As β-glicosidades são enzimas que catalisam a hidrólise de ligações glicosídicas. São amplamente encontradas na natureza em plantas, frutas e animais. Possuem diversas aplicações biotecnologicas podendo ser amplamente empregadas na indústria de alimentos e bebidas afim de melhorar a qualidade de aroma, sabor, coloração e viscosidade do produto. Este estudo apresenta o processo de imobilização de uma β-glicosidase comercial em suporte de quitosana e a obtenção de um derivado ativo e estável, para ser aplicado no processamento de vinhos aumentando a complexidade aromática de vinhos joven. A imobilizaçãpo foi realizada em suporte de quitosana, reticulado com glutaraldeído, atingindo 100% de eficiência na imobilização com 50mg de proteína por grama de suporte e 65% de atividade recuperada no derivado imobilizado. A imobilização além de contribuir para um maior controle do processo, alterou algumas características da β-glicosidase, a qual demonstrou manter uma atividade mais alta em faixas mais amplas de pH, quando comparada a enzima livre. A β-glicosidase imobilizada apresentou grande estabilidade podendo ser reutilizada por mais de 30 ciclos, mantendo sua atividade inicial. A aplicação da β-glicosidase no vinho foi realizada em batelada, por um tempo de 90 min, sob agitação. A análise por SPME/GC-MS revelou um aumento na concentração terpenos, quando comparada a amostras não tratadas. Houve um aumento na concentração de geraniol, citronelol, linalol e nerol. A aplicação da β-glicosidase foi bem sucedida, liberando os compostos aromáticos em um curto períuodo de tempo de contato. O processo de reutilização mostra que o biocatalisador imobilizado é uam ferramenta vantajosa para a indústria de bebidas. / β-glucosidases are enzymes that catalyze the hydrolysis of glycosidic bonds. They are widely found in nature at plants, fruits and animals. They have various biotechnological applications being largely used in food and beverage industry for the enhance the product viscosity, coloration, flavour and aroma qualities. This study presents a commercial β-glucosidase immobilization in chitosan support in order to obtain an active and stable derivative, enabling its application in winemaking, enhancing the aromatic complexity in young wines. The immobilization process was conducted in chitosana support, cross-linked with glutaraldehyde, reaching 100% efficiency in immobilization with 50 mg of protein per gram of support and 65% recovered activity in imobilized derived. The immobilization of the enzyme contributes to greater control of the process, changed some features of β-glucosidase, which proved to be more stable at pH changes when compared to free enzyme. Also the immobilized β-glucosidase showed great operational stability been reused for more than 30 cycles maintaining its initial activity. The application of β-glucosidase in the wine was held in batch for 90 minutes under stirring. The analyzis by SPME / GC-MS revelead a increasement in terpens concentration when compared to the sample without treatment. Was noticed a increase in geraniol, citronellol, linalool and nerol concentration. Apliccation of β-glucosidase was sucesfull, releasing aromatic compounds in contact for a short period of time. The reuses process showed that the immobilized biocatalyst is a advantageous tool for the beverage industry.

Orientador: Hélia Harumi Sato / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-22T00:21:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Angelotti_JoelisedeAlencarFigueira_D.pdf: 2410193 bytes, checksum: f20b18fe7228677edbc62681e14fd595 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O presente trabalho visou o estudo da produção da ?-glicosidase pela linhagem de Aspergillus sp. utilizando-se resíduos agrícolas como o farelo de trigo, casca de maracujá e bagaço de cana-de-açúcar, a imobilização da enzima em diferentes suportes como lentes PVA - Lentikats®, sol-gel, Eupergit, Amberlite, gelatina e alginato de cálcio, e a aplicação da enzima livre e imobilizada na conversão de isoflavonas glicosiladas de soja em isoflavonas agliconas. O fungo foi identificado como Aspergillus niger LBA 02. O extrato enzimático bruto obtido de A. niger LBA 02 apresentou atividade de ?-glicosidase, CM -celulase, amilase, poligalacturonase e pectinase. Foi obtida maior atividade de ?-glicosidase (44,81 U/g) na fermentação da linhagem A. niger LBA 02 em meio semissólido composto por 25 g de farelo de trigo e 5,7 mL de água destilada, após 240 h de fermentação a 30°C. Os efeitos da adição do extrato de levedura e dos sais KH2PO4, NH4NO3, MgSO4.7H2O, no meio de farelo de trigo, para a produção de ?-glicosidase por A. niger LBA 02 não foram significativos nos níveis estudados. Os resíduos casca de maracujá e bagaço de cana-de-açúcar adicionados no meio de farelo de trigo não atuaram como indutores da produção de ?-glicosidase, nos níveis estudados. Dentre os 7 métodos de imobilização testados, as técnicas de sol-gel e lentes PVA - Lentikats® apresentaram melhores resultados para a imobilização da enzima ?-glicosidase. A enzima livre apresentou atividade ótima a 65°C e pH 4,5, enquanto a enzima imobilizada em sol-gel mostrou atividade ótima na faixa de 60 - 65°C. A temperatura de 50°C foi fixada como temperatura ótima de trabalho para a enzima imobilizada em lentes PVA - Lentikats®, pois acima da temperatura de 60°C ocorreu a fusão das lentes. A imobilização da ?-glicosidase não alterou o pH ótimo de atividade da enzima, permanecendo em 4,5. A imobilização resultou em um pequeno aumento da estabilidade térmica da ?-glicosidase. A ?-glicosidase imobilizada em lentes PVA - Lentikats® apresentou-se mais estável do que a enzima livre, após 3 h de tratamento na faixa de 45 a 55°C. O tempo de meia vida da ?-glicosidase imobilizada em sol-gel a 70°C foi 0,88 h. A ?-glicosidase imobilizada em sol-gel apresentou cerca de 10% de atividade residual após 3 h a 70°C, enquanto que a enzima livre foi inativada após 1 hora a 70°C. A ?-glicosidase imobilizada em sol-gel apresentou valores de KM na faixa de 1,0 a 1,25 mM de celobiose, a 60°C, estimados pelos métodos de Lineweaver - Burk, Hanes - Woolf e Solver, enquanto que a enzima livre apresentou valores de 0,92 a 1,69 mM de celobiose, sugerindo que não houve alteração da afinidade da enzima pelo substrato celobiose com a imobilização. A imobilização da enzima em lentes PVA - Lentikats® resultou em um aumento dos valores de KM estimados em 3,61; 2,7 e 3,03 mM de celobiose, a 50°C, respectivamente, pelos métodos de Lineweaver - Burk, Hanes - Woolf e Solver indicando que a imobilização resultou em diminuição da afinidade da enzima imobilizada pelo substrato. A taxa de conversão relativa da solução 1,5 mM de celobiose em tampão acetato 0,5 M pH 5,0 a 50°C, utilizando-se ?-glicosidase imobilizada em lentes PVA - Lentikats® em processo contínuo foi de 100% após 5 h, entretanto a porcentagem de conversão diminuiu para 40% após 148 h. A ?-glicosidase livre e imobilizada produzida pelo micro-organismo A. niger LBA 02 foi capaz de hidrolisar as isoflavonas glicosiladas de soja em suas formas agliconas. O teor da isoflavonas agliconas aumentou no extrato de isoflavonas de soja tratadas com ?-glicosidase livre e imobilizada em lentes PVA - Lentikats® e sol-gel, sendo que a daidzeína aumentou aproximadamente 2,6; 10,8 e 12,2 vezes e o teor de genisteína aumentou 11,7; 11,4 e 11,4 vezes quando aplicada a enzima ?-glicosidase livre e imobilizada em lentes PVA - Lentikats® e sol-gel, respectivamente, ao final de 24 h / Abstract: This work aimed to study the production of ?-glucosidase by Aspergillus sp. strain using agricultural residues such as wheat bran, passion fruit peel and sugarcane bagasse, the immobilization of the enzyme in different support such as lens - shaped PVA - Lentikats®, sol-gel, Eupergit, Amberlite, gelatin and calcium alginate and the application of free and immobilized enzyme in the conversion of isoflavone glucosides in soy isoflavone aglycones. The fungus was identified as Aspergillus niger LBA 02. The crude enzyme extract obtained from A. niger LBA 02 showed activity of ?-glucosidase, CM-cellulase, amylase, polygalacturonase and pectinase. It was obtained higher ?-glucosidase activity (44.81 U / g) in the fermentation of strain A. niger LBA 02 in semisolid media composed of 25 g of wheat bran and 5.7 mL of distilled water, after 240 h of fermentation at 30 °C. The effects of the addition of yeast extract and salts KH2PO4, NH4NO3, MgSO4.7H2O in wheat bran medium for production of ?-glucosidase by A. niger LBA 02 were not significant in the levels studied. The passion fruit peel waste and sugarcane bagasse added in the culture media of wheat bran did not act as inducers of the production of ?-glucosidase levels studied. Among the methods of immobilization tested, the sol-gel technique and lens - shaped PVA - Lentikats® showed better results for ?-glucosidase immobilization. The free enzyme showed optimum activity at 65 °C and pH 4.5, while the enzyme immobilized in sol-gel showed optimum activity in the range of 60 - 65 °C. A temperature of 50 °C was set as the working optimum temperature for the enzyme immobilized in lens - shaped PVA - Lentikats® because above 60 °C occurred melting of the lenses. Immobilization of ?-glucosidase did not alter the optimum pH of the enzyme activity, remaining at pH 4.5. Immobilization resulted in a small increase in the thermal stability of ?-glucosidase. The ?-glucosidase immobilized in lens - shaped PVA - Lentikats® showed to be more stable than the free enzyme after 3 h of treatment in the range of 45 to 55 °C. The half-life of the ?-glucosidase immobilized in sol-gel at 70 °C was 0.88 h. The ?-glucosidase immobilized in sol-gel showed about 10% residual activity after 3 h at 70 °C while free enzyme was inactivated after 1 h at 70 °C. The ?-glucosidase immobilized in sol-gel showed KM in the range of 1.0 to 1.25 mM of cellobiose at 60 °C, estimated by the method of Lineweaver - Burk, Hanes - Woolf and Solver while free enzyme showed KM values in the range of 0.92 to 1.69 mM of cellobiose, suggesting no change in the affinity of the enzyme for the substrate cellobiose after immobilization. The immobilized enzyme in lens - shaped PVA - Lentikats® resulted in an increase in the KM values estimated 3.61, 2.7 and 3.03 mM of cellobiose at 50 °C, respectively, by methods Lineweaver - Burk, Hanes - Woolf and Solver indicating that immobilization resulted in decreasing affinity of the immobilized enzyme to the substrate. Relative conversion rate of 1.5 mM cellobiose solution in acetate buffer 0.5 M pH 5.0 at 50 °C, using ?-glucosidase immobilized in lens - shaped PVA - Lentikats® in continuous process was 100% after 5 h, but the conversion decreased to 40% after 148 h. The ?-glucosidase produced by the micro-organism A. niger LBA 02, free and immobilized was able to hydrolyze isoflavone glycosides from soy in their aglycone forms. The content of isoflavone aglycones increased in soy isoflavones extract treated with ?-glucosidase free and immobilized in lens - shaped PVA - Lentikats® and sol-gel, and the daidzein increased approximately 2.6, 10.8 and 12.2 times, and genistein increased content of 11.7, 11.4 and 11.4 fold when applied to ?-glucosidase enzyme free and immobilized in lens - shaped PVA - Lentikats ® and sol-gel, respectively, at the end of 24 h / Doutorado / Ciência de Alimentos / Doutora em Ciência de Alimentos