Submitted by Michel Ricardo Gracioli (michel-rg@hotmail.com) on 2018-04-17T15:51:19Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Michel.pdf: 1706772 bytes, checksum: 1d66fae75b86a68d89ec8bceca0d2f31 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Aparecida Puerta null (dripuerta@rc.unesp.br) on 2018-04-18T14:13:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 gracioli_mr_me_rcla.pdf: 1697470 bytes, checksum: 82696e96fe2dfed0fbd786c7230a8994 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-18T14:13:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 gracioli_mr_me_rcla.pdf: 1697470 bytes, checksum: 82696e96fe2dfed0fbd786c7230a8994 (MD5) Previous issue date: 2018-02-26 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / As enzimas xilanases são de grande interesse biotecnológico em função da sua habilidade na degradação da molécula de xilana, a principal hemicelulose presente na parede celular de plantas. Tais enzimas encontram aplicações nos mais diversos ramos da indústria como na produção de alimentos e bebidas, de cosméticos, de ração animal, de biocombustíveis entre outros. Em razão da sua composição química, os subprodutos lignocelulósicos, produzidos em grande quantidade pela agroindústria, se apresentam como uma potencial fonte sustentável para a produção de valiosos compostos como biocombustíveis, fertilizantes, rações, produtos químicos e enzimas. Assim, tendo em vista esse contexto, foi desenvolvido o presente trabalho, cujo objetivo foi caracterizar e purificar a principal endoxilanase produzida por uma linhagem de Aspergillus hortai cultivado em estado sólido e aplicá-la, nas formas bruta e purificada, na hidrólise de subprodutos agroindustriais. A purificação da enzima foi alcançada após três etapas cromatográficas, respectivamente, uma cromatografia de troca iônica seguida por cromatografias de interação hidrofóbica e exclusão molecular. Ao final das etapas, a enzima purificada apresentou recuperação de 1,1% e fator de purificação de 15,8 vezes. A enzima bruta e purificada se mostrou tolerante ao NaCl na presença de até 4 M do sal. Por outro lado, foi pouco tolerante à presença de íons e alguns compostos como Hg2+, Cu2+, SDS, Triton X-100 e TWEEN 20/80. Em contrapartida, DTT e β-mercaptoetanol a 10 mM estimularam a atividade da enzima bruta em 13 e 19%, respectivamente. Para a enzima bruta, a temperatura e pH ótimos de reação foram, respectivamente, 60 °C e 6,0 tanto na ausência quanto na presença de NaCl 0,5 e 2,5 M. Apresentou boa estabilidade térmica a 40 °C na ausência de NaCl, e foi ativada na presença de 0,5 M e 2,5 M do sal durante as 4 h de incubação. A enzima bruta e purificada foi estável em uma ampla faixa de pHs (3,0-8,0) na ausência e na presença de NaCl e apresentou alta especificidade pelas xilanas birchwood, beechwood e oat spelt, não tendo sido detectadas atividades endoglucanase sobre CMC, exoglucanase em Avicel e β-xilosidase em ρNPX. Após a purificação, os perfis de temperatura e pH ótimos de reação se mantiveram em 60 °C e 6, respectivamente. A enzima pura foi, também, bastante estável a temperatura de 40 °C, mantendo mais de 50% da atividade controle durante as 4 h de incubação, e ao pH, variando de 3,0-8,0, na ausência e na presença de NaCl. Xilobiose e xilo-oligossacarídeos superiores foram os produtos formados na hidrólise da xilana oat spelt pela enzima purificada, sugerindo ação enzimática do tipo endoxilanase. A massa molecular aparente, após a purificação, foi estimada em 25,0 kDa por SDS-PAGE e em 14,8 kDa por exclusão molecular. Os parâmetros cinéticos Km e Vmáx em xilana de beechwood sofreram variações em resposta a presença de NaCl, sendo a maior eficiência catalítica obtida na presença de 2,5 M do sal (kcat/km 40,91). A análise da composição química dos subprodutos - sabugo, palha e folha de milho - revelou, respectivamente, 25,6%, 45,3% e 34,9% de carboidratos, 19,7%, 15,2% e 17,6% de lignina e 9,0%, 17,4% e 24,0% de extrativos para a biomassa in natura e, 33,3%, 25,2% e 38,8% de carboidratos e 6,5%, 8,9% e 12,3% de lignina para a xilana extraída desses subprodutos. A extração das hemiceluloses utilizando tratamento alcalino oxidativo resultou em um rendimento de 64% para o sabugo, 18% para a palha e 50% para a folha. A enzima bruta e purificada foi capaz de hidrolisar as biomassas na forma in natura, bem como as xilanas extraídas desse material produzindo majoritariamente xilopentoses e xilohexoses. Sendo assim, pode-se afirmar que a xilanase bruta e purificada em estudo apresentou propriedades interessantes para a aplicação industrial, especialmente na produção de xilo-oligossacarídeos e em processos conduzidos sob elevada salinidade. / Xylanases raise a biotechnological interest due to its ability to degrade xylan. Such enzymes find use in a variety of industrial processes such as the production of food and beverage, cosmetics, animal feed, second generation ethanol, among many others. As for its chemical composition, lignocellulosic byproducts, widely produced by agroindustry, presents itself as a potential sustainable source for production of valuable composts like soil fertilizers, animal feed, chemical products and enzymes. In this context, the main xylanase produced by an Aspergillus hortae strain, cultivated in solid state (SSF), was characterized, purified and applied in the hydrolysis of hemicellulose from corn by-products. Enzyme purification was achieved after three chromatographyc steps, respectively, an ion exchange chromatography followed by hydrophobic interaction and molecular exclusion chromatographys. After the purification steps, a final yield of 1.1% and purification fold of 15.8 was achieved. Both crude and purified enzyme showed high tolerance to NaCl in the presence of up to 4 M of the salt. The enzyme displayed a very low tolerance to some metal ions and chemical compounds, especially Hg2+, Cu2+, SDS, Triton X-100 and TWEEN 20/80. On the other hand, DTT and β- mercaptoetanol at 10 mM stimulated crude enzyme activity in 13% and 19%, respectively. As for the crude enzyme, optimum temperature and pH were, respectively, 60 °C and 6.0, in the absence and presence of 0.5 and 2.5 M NaCl. It showed good thermal stability at 40 °C in the absence of NaCl and was activated in the presence of 0.5 and 2.5 M of the salt throughout the 4 h incubation time. Crude and purified enzyme was also stable over a wide pH range (3.0 - 8.0) both in the absence and presence of NaCl and presented high specificity for birchwood, beechwood and oat spelt xylans, not showing detectable endoglucanase, exoglucanase and β- xylosidase activities. After purification, optimum temperature and pH profiles remained at 60 °C and 6.0, respectively. Purified enzyme showed good stability at 40 °C, being able to retain more than 50% of the control activity during 4 h of incubation, and to the pH, varying from 3.0 to 8.0, in the absence and in the presence of NaCl. Xylobiose and xilooligosaccharides were the products of oat spelt xylan hydrolysis by the purified enzyme, suggesting an endoxilanase mode of action. The apparent molecular mass, after purification, was estimated to be 25.0 kDa by SDS-PAGE and 14.8 kDa by exclusion chromatography. Kinetic parameters of Km and Vmáx using beechwood xylan were 5.12 mg/mL and 14.25 μmol/min.mL, respectively, in the absence of NaCl, 9.56 mg/mL and 20.80 μmol/min.mL in the presence of 0.5 M and 3.13 mg/mL and 9.22 μmol/min.mL in the presence of 2.5 M of the same salt. Chemical analysis of the biomasses from corn cob, stover and leaves, revealed a composition of, respectively, 25.6%, 45.3%, 34.9% carbohydrates, 19.7%, 15.2%, 17.6% lignin and 9.0%, 17.4%, 24.0% extractives for in natura biomasses and 33.3%, 25.2%, 38.8% carbohydrates and 6.5%, 8.9%, 12.3% lignin for the extracted hemicelluloses. Hemicellulose extraction yields were of 64% for corn cob, 18% for stover and 50% for leaves. Both crude and purified enzyme was capable of hydrolyzing in natura biomasses, as well as the extracted hemicelluloses from these materials, producing mainly xylopentoses and xyloheoses. In summary, the xylanase presented attractive properties for industrial applications, especially in the production of xyloolygossacharides and in those carried out under high NaCl concentration. / CNPq: 130841/2016-1.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:13:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Juliana Cristina Veit.pdf: 1542833 bytes, checksum: 8515e8ff458d06b822dcc387d9d4d96a (MD5) Previous issue date: 2012-02-14 / Fundação Araucária / The Nile tilapia is a specie that has been highlighted in recent years for various reasons, however, during their filleting there is a sub use of its chips, resulting in very rich protein sources waste that could be used in food. An alternative for these waste can be the development of protein hydrolyzed, which are constructed using enzymes that hydrolyze proteins into small peptides and free amino acids, that can be used in diets for patients with difficult or disability in the absorption of intact protein, as hypoallergenic food for liver diseases, as protein supplements and as a flavoring in foods. In this sense, this present study aimed to develop protein hydrolyzed of Nile tilapia V cuts and breaded fish with partial inclusion of hydrolyzed and characterized them with respect to chemical composition, microbiological and sensory. The raw material used to obtain the protein hydrolyzed were Nile tilapia V cuts and commercial enzymes, one obtained from Bacillus (H1) and other extracted from papaya latex (H2). The hydrolyzed were prepared in a simulator reactor consists of a mechanical stirrer and an electrical heater. For the hydrolyze condition control were monitored the pH and temperature until that were optimal enzymatic condition. After some times of hydrolyze, the process ended with the thermal enzyme inactivation and filtration of the obtained products. After that, were determined the hydrolysis degree of each hydrolyzed. To verify their application, three breaded formulation were developed, one without hydrolyzed, one with 8% of hydrolyzed (H1) inclusion and one with 8% of hydrolyzed (H2) inclusion. Were realized moisture, protein, lipids, ash and carbohydrate analysis of the hydrolyzed and breaded. To control the hygienic and sanitary conditions of the final products were carried out microbiological analysis of positive Staphylococcus coagulase, Salmonella sp, thermotolerant coliforms, molds, yeasts, mesophilic and psychrotophic. To verify the breaded acceptation, was carried out the sensorial analysis with 35 volunteer tasters. The determined hydrolysis degrees were 14,76% for H1 and 13,17% for H2. The hydrolyzed showed 81,42 and 70,98% for moisture, 13,61 and 14,62% for protein, 3,45 and 2,78% for lipids and 2,68 and 2,03% for ash, respectively for H1 and H2. The breaded showed 62,32; 64,18 and 65,05% for moisture, 12,36; 12,69 and 13,02% for protein, 2,93; 2,84 and 2,79% for lipids, 1,28, 1,46 and 1,49% for ash and 21,11; 18,83 and 17,65% for carbohydrates, respectively for H1 hydrolyzed, H2 hydrolyzed and without hydrolyzed. With relation to microbiological results, for both as a hydrolyzed as well breaded had values below to the current Brazilian legislation allows. According to sensory analysis all of breaded were good acceptance. So, the enzymatic hydrolysis showed as an efficient process to obtain hydrolyzed protein from a low value added raw material, showing excellent nutritional quality and great hydrolysis degrees which allow its use both as a flavoring in foods such as to treat specific diseases. Moreover, the inclusion of fisheries protein hydrolyzed in fish breaded formulation is a great alternative to partial substitution of meat, as it keeps its nutritional value and are well accepted by consumers and presents good sanitary quality. / A tilápia do Nilo é uma espécie que vem se destacando nos últimos anos por diversos motivos, no entanto, durante sua filetagem há um sub aproveitamento de suas aparas, o que resulta no desperdício de riquíssimas fontes protéicas que poderiam ser utilizadas na alimentação humana. Uma alternativa para esses resíduos pode ser o desenvolvimento de hidrolisados protéicos, os quais são elaborados utilizando-se enzimas que hidrolisam as proteínas em pequenos peptídeos e aminoácidos livres, podendo ser utilizados em dietas para pacientes com dificuldade ou incapacidade na absorção de proteínas intactas, como alimentos hipoalergênicos, para o tratamento de doenças hepáticas, como suplementos protéicos e também como flavorizante em alimentos. Nesse sentido, o presente estudo teve como objetivo, desenvolver hidrolisados protéicos de cortes em V de tilápia do Nilo e empanados de peixe com inclusão parcial dos hidrolisados e caracterizá-los com relação à composição centesimal, microbiológica e sensorial. A matéria prima utilizada para a obtenção dos hidrolisados protéicos foram cortes em V da filetagem de tilápias do Nilo e enzimas comerciais, uma obtida de Bacillus (H1) e a outra extraída do látex do mamão papaia (H2). Os hidrolisados foram preparados em um simulador de reator composto por um agitador mecânico e um aquecedor elétrico. Para controle das condições de hidrólise foram monitorados o pH e a temperatura até que estivessem nas condições ótimas enzimáticas. Após determinado tempo de hidrólise, encerrou-se o processo com a inativação térmica das enzimas e filtração dos produtos obtidos. Posteriormente foram determinados os graus de hidrólise de cada hidrolisado. Para a verificação de sua aplicação, foram desenvolvidas três formulações de empanados, uma sem inclusão de hidrolisado, outra com a inclusão de 8% do hidrolisado (H1) e a outra com inclusão de 8% do hidrolisado (H2). Foram realizadas análises de umidade, proteína, extrato etéreo, matéria mineral e carboidratos dos hidrolisados e dos empanados. Para controle das condições higiênicas e sanitárias dos produtos finais realizou-se análises microbiológicas de Staphylococcus coagulase positiva, Salmonella sp, coliformes termotolerantes, bolores, leveduras, mesófilos e psicrotróficos. Para a verificação da aceitação dos empanados, realizou-se análise sensorial com 35 provadores voluntários. Os graus de hidrólise determinados foram de 14,76% para H1 e 13,17% para H2. Os hidrolisados apresentaram 81,42 e 70,98% de umidade, 13,61 e 14,62% de proteína, 3,45 e 2,78% de extrato etéreo e 2,68 e 2,03% de matéria mineral, respectivamente para o H1 e H2. Já os empanados obtiveram 62,32, 64,18 e 65,05% de umidade, 12,36, 12,69 e 13,02% de proteína, 2,93, 2,84 e 2,79% de extrato etéreo, 1,28, 1,46 e 1,49% de matéria mineral e 21,11, 18,83 e 17,65% de carboidratos respectivamente para os empanados com o hidrolisado H1, com o hidrolisado H2 e os sem hidrolisado. Com relação aos resultados microbiológicos, tanto os hidrolisados quanto os empanados apresentaram valores bem abaixo do que a legislação brasileira vigente permite. Quanto à análise sensorial todos os empanados foram muito bem aceitos pelos provadores. Portanto, a hidrólise enzimática mostrou-se como um processo eficiente na obtenção de proteínas hidrolisadas a partir de uma matéria prima de baixo valor agregado, apresentando ótima qualidade nutricional e bons graus de hidrólise que permitem sua utilização tanto como flavorizantes em alimentos como para o tratamento de doenças específicas. Além disso, a inclusão de hidrolisados protéicos de pescado na formulação de empanados de peixe é uma boa alternativa para substituição parcial da carne, já que mantiveram seu valor nutricional além de serem bem aceitos pelos consumidores e apresentarem boa qualidade sanitária.