Orientador: Eleonora Cano Carmona / Banca: Marta Cristina Teixeira Duarte / Banca: Luis Henrique Souza Guimarães / Resumo: Especies de Penicillium estao entre os fungos mais comumente encontrados na natureza. Sao eximios degradadores de materia organica apresentando, assim, papel fundamental nos habitat que ocupam. Neste trabalho, uma linhagem de Penicillium janczewskii, isolada do solo da Mata Atlantica, foi avaliada quanto a producao de xilanases e ß-xilosidases, enzimas responsaveis pela degradacao da xilana presente na materia vegetal. Alem disso, o outro objetivo desse trabalho foi caracterizar ambas as atividades no filtrado de cultura. A xilana de aveia mostrou-se a melhor fonte de carbono para inducao dessas enzimas seguida do farelo de trigo. A producao enzimatica tambem foi induzida, em niveis inferiores, por outros substratos lignocelulosicos. Ressalta-se ainda que nao houve producao de celulases, exceto em meios com farelo de trigo, farelo de aveia e lactose, nos quais baixos niveis foram produzidos. O estudo cinetico das atividades enzimaticas indicou niveis mais elevados de xilanase em culturas de 7 dias de idade, e de ß-xilosidases em culturas de 8 dias. A linhagem se desenvolveu bem na faixa de pH entre 3,0 e 9,0 em temperaturas entre 20 e 35 °C, sendo selecionados o pH 6,5 e 30 °C e o pH 5,0 e 25 °C como condicoes para producao das maiores atividades xilanasica e ß-xilosidasica, respectivamente. As condicoes otimas de atividade xilanasica foram pH 5,0 e 50 °C, e para a ß-xilosidase foram pH 4,0 e 75 °C, temperatura bastante elevada considerando o carater mesofilico desse microrganismo. A atividade xilanasica apresentou-se mais estavel em pHs de 6,0 a 9,5, enquanto a atividade ß-xilosidasica apresentou-se mais estavel em pHs acidos, de 1,6 a 5,5, faixa na qual manteve praticamente 100 % da atividade. As meias-vidas da atividade xilanase a 40, 50 e 60 °C foram de 183, 15 e 2,8 min, respectivamente. A atividade ß-xilosidasica apresentou... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Species of Penicillium are among the most common fungi found in the nature. They are excellent organic matter degraders, playing an important role in the habitat they live. In this work, a Penicillium janczewskii strain, isolated from soil of Atlantic Forest, was valuated for the production of xylanase and ß-xylosidase, enzymes responsible for degradation of xylan present in the vegetal material. Moreover, another aim of this work was to characterize both activities in the culture filtrate. Oat spelts xylan was the best inducer carbon source to these enzymes, followed by wheat bran. The enzymatic production was also induced, in inferior levels, for others lignocellulosic substrates. It was observed that the strain did not produce celulases, except when cultivated in medium with wheat bran, oat bran and lactose, in which low levels were produced. The kinetic study of the enzymatic activities indicated higher levels of xylanase in 7 days-old cultures and higher levels of ß-xylosidase in 8 daysold cultures. The strain developed well in pH between 3.0 and 9.0 and in temperature between 20 and 35 °C. It was selected pH 6.5 and 30 °C, and pH 5.0 and 25 °C as the conditions for highest production of xylanase and ß-xylosidase activities, respectively. The optima conditions for xylanase activity were pH 5.0 and 50 °C, and for ß-xylosidase activity were the pH 4.0 and 75 °C, an elevated temperature considering the mesophilic character of this microorganism. The xylanase activity was more stable in pH from 6.0 to 9.5, while the ß-xylosidase activity was more stable in acid pH, between 1.6 and 5.5, maintaining practically 100 % of the activity in this range. The half-lives of the xylanase activity at 40, 50 and 60 °C was 183, 15 and 2.8 min, respectively. The ß-xylosidase activity presented T50 of 144, 7.6 and 4.2 min at 50, 65 and 75 °C, respectively... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:00Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-02-15Bitstream added on 2014-06-13T18:41:24Z : No. of bitstreams: 1 aragon_cc_dr_araiq_parcial.pdf: 352399 bytes, checksum: 4041cfc92fd5c40daad9f3969d15d31d (MD5) Bitstreams deleted on 2015-02-23T17:35:46Z: aragon_cc_dr_araiq_parcial.pdf,Bitstream added on 2015-02-23T17:36:21Z : No. of bitstreams: 1 000718951.pdf: 1019999 bytes, checksum: b74f94cf1bb93fd6c428e6e6426f5372 (MD5) / As xilanases são glicosidases que catalisam a hidrólise das ligações 1,4-β-xilosídicas da xilana e que possuem potencial biotecnológico em vários processos industriais, como na clarificação de sucos e vinhos, na fabricação de pães, na filtração da cerveja e no tratamento das polpas celulósicas. Recentemente, recebem atenção pela produção dos xilooligossacarídeos como ingredientes prebióticos. Embora possuam diversas vantagens sobre os métodos químicos, as enzimas são, geralmente, limitadas para uso industrial. A imobilização em suportes sólidos melhora a estabilidade dos biocatalisadores e o controle operacional, promovendo a recuperação do produto sem a contaminação pela enzima. Assim, os objetivos deste trabalho foram: produzir e caracterizar a xilanase de Aspergillus niger; imobilizar covalentemente, em suportes sólidos, a xilanase de A. niger e quatro outras, provenientes de diferentes fontes (Aspergillus versicolor, Trichoderma longibrachiatum, Thermomyces lanuginosus e Streptomyces halstedii); caracterizar os derivados obtidos; analisar o produto de hidrólise da xilana pelos derivados. A xilanase de A. niger mostrou ótima estabilidade até 55°C, com meia-vida de 15 minutos a 60°C, e sua produção foi induzida por pequenas concentrações de xilose. O fungo secretou pelo menos duas isoformas com atividade xilanolítica. A xilanase I foi purificada em uma única etapa, por adsorção em suporte ativado com quelatos, assim como a enzima de S. halstedii, contendo cauda de histidina. A xilanase de T. longibrachiatum (comercial) foi parcialmente purificada com suportes iônicos, e as de T. lanuginosus (comercial) e A. versicolor já apresentavam alto grau de pureza. As enzimas foram imobilizadas em agarose ativada com diferentes grupos reativos, com fatores de estabilização entre 12 (T. lanuginosus) e 600... / Xylanases are glycosidases that catalyze the hydrolytic cleavage of β-1,4-linked polymers of D-xylose and they have biotechnological potential in various industrial processes such as in the clarification of juices and wines, in the manufacturing of breads, in beer filtration and in the treatment of cellulose pulps. Recently, attention is given to the production of xylo-oligosaccharides as prebiotic ingredients. While enzymes have several advantages over chemical methods, they are generally limited for industrial use. Immobilization on solid supports improves the stability of the biocatalyst and the operational control, and promotes the easy recovery of the product without contamination by the enzyme. The objectives of this study were: to produce and characterize xylanases from Aspergillus niger; to immobilize the xylanase of Aspergillus niger and four others from different sources (Aspergillus versicolor, Trichoderma longibrachiatum, Thermomyces lanuginosus and Streptomyces halstedii) covalently on solid supports; to characterize the derivatives obtained; to analyze the products profile of xylan hydrolysis by the derivatives. The xylanase of A. niger showed excellent stability up to 55°C, with a half-life of 15 minutes at 60°C, and its production was induced by low concentrations of xylose. The fungus produced at least two isoforms with xylanolytic activity. Xylanase I was purified in one step by adsorption on support activated with chelates, as well as the histidine-tagged enzyme of S. halstedii. The xylanase of T. longibrachiatum (commercial) was partially purified with ionic supports, and those from T. lanuginosus (commercial) and A. versicolor already showed high degree of purity. The xylanases were then immobilized on agarose activated with different reactive groups, and presented stabilization factors between 12 (T. lanuginosus)... (Complete abstract click electronic access below)

Título original: Hidrólise enzimática de hemicelulose com endoxilanase I de Aspergillus versicolor para produção de xilooligossacarídeos e avaliação do seu efeito prebiótico / Orientador: Eleonora Cano Carmona / Coorientador: Michel Brienzo / Banca: Fernando Masarin / Banca: Sandra Regina Caccato Antonini / Resumo: Hemiceluloses são polissacarídeos com ligações do tipo β-1,4 sendo o principal tipo encontrado em gramíneas as xilanas, estruturas com cadeia principal de xilose. O pseudocaule de bananeira é um resíduo agrícola da colheita de banana que apresenta em média 19,1 % de xilana em sua composição. Xilanas apresentam grande potencial econômico e uma importante aplicação dessa macromolécula é a produção de xilo-oligossacarídeos (XOS). XOS são oligômeros de xilose, reconhecidos por seu efeito prebiótico, além de possuírem diversas propriedades biológicas que promovem a saúde. A produção de XOS pode ser realizada por hidrólise enzimática através da ação de endoxilanase na cadeia da xilana. No entanto, é importante que a hemicelulose seja extraída da biomassa lignocelulósica e que o extrato enzimático seja livre de β-xilosidase, enzima que hidrolisa XOS a xilose. Tendo em vista o aumento da demanda de compostos que previnem doenças e promovem a saúde, o objetivo desse trabalho foi a produção de xilo-oligossacarídeos, a partir da hidrólise enzimática de hemiceluloses extraídas de pseudocaule de bananeira, usando a endoxilanase I de Aspergillus versicolor e avaliar a ação prebiótica dos compostos produzidos. A xilanase I de Aspergillus versicolor foi produzida pelo crescimento do microrganismo em meio contendo xilana proveniente de farelo de trigo. A enzima foi purificada por cromatografia de troca iônica (DEAE-Sephadex A-50) e cromatografia de exclusão molecular (Sephadex G-75). Previame... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Hemicelluloses are polysaccharides with β-1,4 bonds and the main type found in grasses is xylan, xylose main chain structures. The banana pseudostem is an agricultural residue of the banana crop that presents on average 19.1% of xylan in its composition. Xylans present great economic potential and an important application of this macromolecule is the production of xylooligosaccharides (XOS). XOS are sugar oligomers composed of xylose units recognized for their prebiotic effect, besides having diverse biological properties that promote the health. The production of XOS can be carried out by enzymatic hydrolysis through the action of endoxylanase on the xylan chain. However, it is important that the hemicellulose is extracted from the lignocellulosic biomass and that the enzyme extract is free from β-xylosidase, an enzyme that hydrolyzes XOS to xylose. Because of the increase demand for compounds that prevent disease and promote health, the objective of this study was xylo-oligosaccharides production from the enzymatic hydrolysis of hemicelluloses extracted from banana pseudostem using Aspergillus versicolor endoxylanase I and evaluate the prebiotic action of the compounds produced. A xylanase from Aspergillus versicolor was produced by the growth of the microorganism in medium containing xylan (wheat bran). The enzyme was purified through ion exchange chromatography (DEAE-Sephadex A-50) and molecular exclusion chromatography (Sephadex G-75). Pior to the hemicellulose extractio... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Eleonora Cano Carmona / Banca: Rosa dos Prazeres Melo Furriel / Banca: Rubens Monti / Banca: João Atilio Jorge / Banca: Michel Brienzo / Resumo: Xilanases são enzimas que possuem uma gama de aplicações biotecnológicas, como hidrólise enzimática da biomassa lignocelulósica para produção de etanol, branqueamento de polpa de papel Kraft, na ração animal, na indústria de alimentos como aditivo para melhorar a qualidade de pães, na clarificação de sucos, entre outras. Essa variedade de aplicações deve-se a atuação das xilanases sobre os resíduos de xilose da cadeia principal do xilano, o segundo principal componente da parede celular vegetal, liberando xilooligossacarídeos. A amplitude de aplicações confere às xilanases posição de destaque econômico e grande exploração científica, principalmente na busca por xilanases estáveis ou tolerantes a condições físico-químicas mais extremas de temperatura, pH e salinidade. Este estudo mostra, pela primeira vez, a produção, purificação e aplicação de xilanases de Aspergillus hortae, um fungo isolado de lagoas salinas da região do Pantanal do Mato Grosso do Sul, Brasil. A produção de xilanases foi realizada utilizando sabugo de milho como substrato. Após a realização de um planejamento experimental, as condições ótimas de cultura foram pH 5,36 e 35 ºC. As xilanases caracterizadas no filtrado de cultura apresentaram pH e temperatura ótimos de 6,5 e 55 ºC bem como estabilidade em pH 3,0 a 8,0 e cerca de 70% da atividade ainda estava presente após 5 h de incubação do filtrado a 50 ºC. A aplicação do filtrado de cultura na produção de pães, resultou na redução da firmeza do miolo, provocando um efeito anti-endurecimento, o que é um fator positivo quando se considera a vida de prateleira do pão. O filtrado de cultura foi submetido aos testes de purificação em trocador catiônico e aniônico bem como cromatografias de exclusão molecular, resultando na purificação de três xilanases, ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Xylanases are enzymes that have a range of biotechnological applications, such as enzymatic hydrolysis of lignocellulosic biomass for ethanol production, bleaching of Kraft paper pulp, in animal feed, in the food industry as an additive to improve the quality of breads, clarification of juices, among others. This variety of applications is due to the action of xylanases on the xylose residues of the xylan main chain, the second main component of the plant cell wall, releasing xylooligosaccharides. The range of applications gives xylanases an outstanding economic position and great scientific exploration, mainly in the search for stable or tolerant xylanases to extreme physicochemical conditions, such as high temperature, pH or salinity. This study shows, for the first time, the production, purification and application of xylanases of Aspergillus hortae, a fungus isolated from saline lagoons in the Pantanal region of Mato Grosso do Sul, Brazil. The xylanases production was carried out using corn cobs as a substrate. After an experimental design, optimum culture conditions were pH 5.36 and 35 ºC. The xylanases characterized in the culture filtrate presented optimum pH and temperature of 6.5 and 55 ºC as well as stability at pH 3.0 to 8.0 and almost 70% of the activity was still present after 5 h incubation of the filtrate at 50 °C. The application of the culture filtrate in the bread production resulted in a reduction of the firmness of the crumb, causing an anti-stalling effect, which is a positive factor when considering the shelf life of the bread. The culture filtrate produced under the conditions described above was subjected to purification tests, which included chromatographic steps in cationic and anionic exchangers as well as exclusion chromatography, resulting in the purification of three xylanases, Xyl I, Xyl II and Xyl III, ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. / Made available in DSpace on 2012-10-21T04:03:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 197063.pdf: 4739712 bytes, checksum: ef93770211c4a688cb5a68d5034bb2c0 (MD5) / Estudou-se o cultivo em estado sólido de Thermoascus aurantiacus ATCC 204492, visando a produção de xilanases, a partir de dois resíduos agroindustriais: bagaço de mandioca e farelo de arroz. Na primeira etapa, o cultivo foi realizado em frascos e, posteriormente, no sistema de reatores de coluna denominado Sistema de Raimbault. Foram determinadas a melhor composição de resíduos e as melhores condições operacionais do sistema fermentativo. Avaliou-se, em todas as etapas, além da atividade de xilanases, as atividades das celulases carboximeticelulase e avicelase e das proteases totais. Na etapa final, alguns parâmetros cinéticos, relativos ao crescimento de Thermoascus aurantiacus e à produção de xilanases, em cultivo em estado sólido, foram determinados. A biomassa microbiana foi obtida pela medida do conteúdo de glicosamina, que foi padronizada com dados de massa micelial seca proveniente de um cultivo submerso. A partir destes dados, e da atividade da enzima, determinou-se os valores das velocidades específicas de crescimento celular e de formação do produto, mXMAX e mPMAX, respectivamente. Com os dados da biomassa e da velocidade de consumo de oxigênio (OUR) determinou-se os valores da velocidade específica de consumo de oxigênio (QO2), ao longo do tempo, além do fator de conversão oxigênio em célula, YX/O e do coeficiente de manutenção celular, mO.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:24Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-07-18Bitstream added on 2014-06-13T19:14:50Z : No. of bitstreams: 1 terrasan_crf_me_rcla.pdf: 391328 bytes, checksum: cd22c1774316d416bfb6f9f645077ac6 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Especies de Penicillium estao entre os fungos mais comumente encontrados na natureza. Sao eximios degradadores de materia organica apresentando, assim, papel fundamental nos habitat que ocupam. Neste trabalho, uma linhagem de Penicillium janczewskii, isolada do solo da Mata Atlantica, foi avaliada quanto a producao de xilanases e ß-xilosidases, enzimas responsaveis pela degradacao da xilana presente na materia vegetal. Alem disso, o outro objetivo desse trabalho foi caracterizar ambas as atividades no filtrado de cultura. A xilana de aveia mostrou-se a melhor fonte de carbono para inducao dessas enzimas seguida do farelo de trigo. A producao enzimatica tambem foi induzida, em niveis inferiores, por outros substratos lignocelulosicos. Ressalta-se ainda que nao houve producao de celulases, exceto em meios com farelo de trigo, farelo de aveia e lactose, nos quais baixos niveis foram produzidos. O estudo cinetico das atividades enzimaticas indicou niveis mais elevados de xilanase em culturas de 7 dias de idade, e de ß-xilosidases em culturas de 8 dias. A linhagem se desenvolveu bem na faixa de pH entre 3,0 e 9,0 em temperaturas entre 20 e 35 °C, sendo selecionados o pH 6,5 e 30 °C e o pH 5,0 e 25 °C como condicoes para producao das maiores atividades xilanasica e ß-xilosidasica, respectivamente. As condicoes otimas de atividade xilanasica foram pH 5,0 e 50 °C, e para a ß-xilosidase foram pH 4,0 e 75 °C, temperatura bastante elevada considerando o carater mesofilico desse microrganismo. A atividade xilanasica apresentou-se mais estavel em pHs de 6,0 a 9,5, enquanto a atividade ß-xilosidasica apresentou-se mais estavel em pHs acidos, de 1,6 a 5,5, faixa na qual manteve praticamente 100 % da atividade. As meias-vidas da atividade xilanase a 40, 50 e 60 °C foram de 183, 15 e 2,8 min, respectivamente. A atividade ß-xilosidasica apresentou... / Species of Penicillium are among the most common fungi found in the nature. They are excellent organic matter degraders, playing an important role in the habitat they live. In this work, a Penicillium janczewskii strain, isolated from soil of Atlantic Forest, was valuated for the production of xylanase and ß-xylosidase, enzymes responsible for degradation of xylan present in the vegetal material. Moreover, another aim of this work was to characterize both activities in the culture filtrate. Oat spelts xylan was the best inducer carbon source to these enzymes, followed by wheat bran. The enzymatic production was also induced, in inferior levels, for others lignocellulosic substrates. It was observed that the strain did not produce celulases, except when cultivated in medium with wheat bran, oat bran and lactose, in which low levels were produced. The kinetic study of the enzymatic activities indicated higher levels of xylanase in 7 days-old cultures and higher levels of ß-xylosidase in 8 daysold cultures. The strain developed well in pH between 3.0 and 9.0 and in temperature between 20 and 35 °C. It was selected pH 6.5 and 30 °C, and pH 5.0 and 25 °C as the conditions for highest production of xylanase and ß-xylosidase activities, respectively. The optima conditions for xylanase activity were pH 5.0 and 50 °C, and for ß-xylosidase activity were the pH 4.0 and 75 °C, an elevated temperature considering the mesophilic character of this microorganism. The xylanase activity was more stable in pH from 6.0 to 9.5, while the ß-xylosidase activity was more stable in acid pH, between 1.6 and 5.5, maintaining practically 100 % of the activity in this range. The half-lives of the xylanase activity at 40, 50 and 60 °C was 183, 15 and 2.8 min, respectively. The ß-xylosidase activity presented T50 of 144, 7.6 and 4.2 min at 50, 65 and 75 °C, respectively... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:05Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-10-24Bitstream added on 2014-06-13T19:28:58Z : No. of bitstreams: 1 zaneti_vm_me_araiq.pdf: 906459 bytes, checksum: 31326d4c24892f34266c70f06d8d025a (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho foi utilizada a metodologia de superfície de resposta, por meio de delineamento composto central rotacional para investigar as melhores condições de produção de xilanase pelo fungo filamentoso Aspergillus niger. Este micro-organismo é considerado um bom produtor de enzimas xilanases, sendo que estas enzimas têm a capacidade de hidrolisar xilana em xilooligossacarídeos e xilose. Produtos assim obtidos estão sendo cada vez mais utilizados em rações animais para melhoria da flora intestinal; para a produção de xilitol e também para a produção de álcool de segunda geração. A análise estatística dos resultados obtidos neste trabalho mostrou que as melhores condições de produção da enzima extracelular foram: pH 5,0, temperatura de 37 ºC, agitação de 80 rpm, e concentração de fonte de carbono de 2 % (p/v). Após a determinação das condições ideais, o extrato foi clarificado por filtração em caulim, e as proteínas assim obtidas foram precipitadas com acetona ocorrendo uma melhora sensível na atividade específica. Após filtração em Sephadex G-75 foi mostrada a presença de atividade xilanolítica em dois picos, e as frações referentes ao segundo pico foram reunidas e submetidas à coluna de troca iônica DEAE-Trisacryl, na qual se constatou uma fração sendo eluída com 0,06 mol/L de NaCl, contendo atividade de xilanase. A SDS-PAGE da fração majoritária revelou uma única banda protéica com massa molar aparente de 34 kDa. A cromatografia em sílica gel P60 revelou que os produtos de hidrólise foram constituídos de xilooligossacarídeos, após 120 min de hidrólise / In the present work, response surface methodology was utilized, through appliance of rotational central composite design to investigate the best conditions of production of xylanase by the filamentous fungus Aspergillus niger. This microorganism is considered a good producer of xylanase enzyme, which has the ability to hydrolyze hemicelluloses in xylooligosaccharides and xylose. Products obtained this way are being increasingly utilized in animal feeding to improve the intestinal flora, to produce xylitol and also to produce second generation ethanol. The statistical analysis of the obtained results showed that the best conditions for the extracellular enzyme production were: pH 5.0, 37 ºC, 80 rpm shaking, and 2 % (w/v) carbon source concentration. After the determination of the ideal production conditions, the enzyme extract was clarified through filtration in kaolin, and the protein obtained were precipitated with acetone, with a sensitive increase in the specific activity. After molecular exclusion chromatography in Sephadex G-75 the presence of xylanolitic activity was shown in two peaks, and the fractions related to the second peak were collected and submitted to DEAE-Trisacryl ion exchange column, in which were observed fractions showing xylanase activity that was eluted with 0.06 mol/L NaCl. SDS-PAGE of the majority fraction revealed only one proteic band with apparent molar mass of 34 kDa. P60 silica gel chromatography revealed that the product of hydrolysis was constituted of small xylooligosaccharides released after 120 min of hydrolysis

Orientador: Eleonora Cano Carmona / Banca: Silvio Silvério da Silva / Banca: Maria Antonia Pedrine Colabone Celligoi / Banca: Elisa Helena Giglio Ponsano / Banca: Roberto da Silva / Resumo: Xilanases e β-xilosidases são as principais enzimas responsáveis pela degradação da xilana, o segundo principal constituinte da parede celular vegetal. Tanto a produção destas enzimas por micro-organismos, quanto a caracterização bioquímica das mesmas têm sido amplamente estudadas devido às suas inúmeras aplicações biotecnológicas. Neste trabalho, as principais xilanase e β-xilosidase produzidas por uma linhagem de Penicillium janczewskii em meio de cultura líquido foram purificadas por métodos clássicos de purificação de proteínas, sendo, posteriormente, caracterizadas bioquimicamente. A xilanase apresentou atividade ótima em pH 6,0 e a 65 °C e a β-xilosidase em pH 5,0 e a 75 °C. Ambas as enzimas apresentaram características interessantes principalmente com relação à atividade ótima de ambas as enzimas em elevadas temperaturas, a prolongada estabilidade da β-xilosidase a 60 °C, e a estabilidade da xilanase em pH mais alcalinos, considerando-se algumas de suas possíveis aplicações. Visando uma futura aplicação, a produção destas enzimas foi avaliada em cultivos sólidos utilizando-se como substrato o bagaço de malte, resíduo da indústria cervejeira. As melhores condições para produção enzimática foram: utilização da umidade inicial do substrato de 50% fornecida com solução de sais de Vogel, tempo de cultivo de sete dias a 25 °C para produção de xilanases e a 20 °C para produção de b-xilosidases. O material fermentado apresentou aumento no teor protéico, na quantidade de alguns aminoácidos essenciais e ausência de micotoxinas. Ainda com um enfoque ambiental o filtrado de cultura de P. janczewskii, produzido em condições anteriormente selecionadas, foi aplicado no biobranqueamento de uma polpa kraft de eucalipto pré-branqueada com oxigênio, sendo realizados ensaios para seleção da concentração de xilanases e do tempo de reação / Abstract: Xylanases and β-xylosidases are the main enzymes responsible for the degradation of xylan, the second main constituent of plant cell walls. The production of these enzymes by microorganisms, and their biochemical characterization has been extensively studied due to their wide range of biotechnological applications. In this work, the main xylanase and β-xylosidase produced in liquid cultures by a Penicillium janczewskii strain were purified by classical methods of protein purification, and further biochemically characterized. The xylanase showed optimal activity at pH 6.0 and 65 °C and β-xylosidases at pH 5.0 and 75 °C. Considering some possibilities of applications, the enzymes presented interesting characteristics especially in relation to the optimal activity at high temperatures, the prolonged stability of the β-xylosidase at 60 °C, and the stability of the xylanase in alkaline pH. Aiming at a future application, the production of these enzymes was investigated in solid state fermentation using brewer's spent grain, a residue of the brewing industry, as substrate. The optimized conditions were: 50% initial substrate moisture supplied by Vogel's salt solution, culturing for 7 days at 25 °C for xylanase production and at 20 °C for b-xylosidase production. The fermented substrate showed increase in protein content, in the amount of some essential amino acids, and absence of mycotoxins. Maintaining the environmental focus, the P. janczewskii crude filtrate, produced under previously selected conditions, was applied in the biobleaching of eucalyptus kraft pulp pre-bleached with oxygen. Trials were conducted for the selection of xylanase concentration and reaction time / Doutor

Orientador: Rubens Monti / Banca: Sandra Regina Pombeiro Sponchiado / Banca: Eleonora Cano Carmona / Resumo: Neste trabalho foi utilizada a metodologia de superfície de resposta, por meio de delineamento composto central rotacional para investigar as melhores condições de produção de xilanase pelo fungo filamentoso Aspergillus niger. Este micro-organismo é considerado um bom produtor de enzimas xilanases, sendo que estas enzimas têm a capacidade de hidrolisar xilana em xilooligossacarídeos e xilose. Produtos assim obtidos estão sendo cada vez mais utilizados em rações animais para melhoria da flora intestinal; para a produção de xilitol e também para a produção de álcool de segunda geração. A análise estatística dos resultados obtidos neste trabalho mostrou que as melhores condições de produção da enzima extracelular foram: pH 5,0, temperatura de 37 ºC, agitação de 80 rpm, e concentração de fonte de carbono de 2 % (p/v). Após a determinação das condições ideais, o extrato foi clarificado por filtração em caulim, e as proteínas assim obtidas foram precipitadas com acetona ocorrendo uma melhora sensível na atividade específica. Após filtração em Sephadex G-75 foi mostrada a presença de atividade xilanolítica em dois picos, e as frações referentes ao segundo pico foram reunidas e submetidas à coluna de troca iônica DEAE-Trisacryl, na qual se constatou uma fração sendo eluída com 0,06 mol/L de NaCl, contendo atividade de xilanase. A SDS-PAGE da fração majoritária revelou uma única banda protéica com massa molar aparente de 34 kDa. A cromatografia em sílica gel P60 revelou que os produtos de hidrólise foram constituídos de xilooligossacarídeos, após 120 min de hidrólise / Abstract: In the present work, response surface methodology was utilized, through appliance of rotational central composite design to investigate the best conditions of production of xylanase by the filamentous fungus Aspergillus niger. This microorganism is considered a good producer of xylanase enzyme, which has the ability to hydrolyze hemicelluloses in xylooligosaccharides and xylose. Products obtained this way are being increasingly utilized in animal feeding to improve the intestinal flora, to produce xylitol and also to produce second generation ethanol. The statistical analysis of the obtained results showed that the best conditions for the extracellular enzyme production were: pH 5.0, 37 ºC, 80 rpm shaking, and 2 % (w/v) carbon source concentration. After the determination of the ideal production conditions, the enzyme extract was clarified through filtration in kaolin, and the protein obtained were precipitated with acetone, with a sensitive increase in the specific activity. After molecular exclusion chromatography in Sephadex G-75 the presence of xylanolitic activity was shown in two peaks, and the fractions related to the second peak were collected and submitted to DEAE-Trisacryl ion exchange column, in which were observed fractions showing xylanase activity that was eluted with 0.06 mol/L NaCl. SDS-PAGE of the majority fraction revealed only one proteic band with apparent molar mass of 34 kDa. P60 silica gel chromatography revealed that the product of hydrolysis was constituted of small xylooligosaccharides released after 120 min of hydrolysis / Mestre

Orientador: Rubens Monti / Banca: Daniela Alonso Bocchini Martins / Banca: Maristela de Freitas Sanches Perez / Banca: Eleonora Cano Carmona / Banca: Marcos Filice / Resumo: As xilanases são glicosidases que catalisam a hidrólise das ligações 1,4-β-xilosídicas da xilana e que possuem potencial biotecnológico em vários processos industriais, como na clarificação de sucos e vinhos, na fabricação de pães, na filtração da cerveja e no tratamento das polpas celulósicas. Recentemente, recebem atenção pela produção dos xilooligossacarídeos como ingredientes prebióticos. Embora possuam diversas vantagens sobre os métodos químicos, as enzimas são, geralmente, limitadas para uso industrial. A imobilização em suportes sólidos melhora a estabilidade dos biocatalisadores e o controle operacional, promovendo a recuperação do produto sem a contaminação pela enzima. Assim, os objetivos deste trabalho foram: produzir e caracterizar a xilanase de Aspergillus niger; imobilizar covalentemente, em suportes sólidos, a xilanase de A. niger e quatro outras, provenientes de diferentes fontes (Aspergillus versicolor, Trichoderma longibrachiatum, Thermomyces lanuginosus e Streptomyces halstedii); caracterizar os derivados obtidos; analisar o produto de hidrólise da xilana pelos derivados. A xilanase de A. niger mostrou ótima estabilidade até 55°C, com meia-vida de 15 minutos a 60°C, e sua produção foi induzida por pequenas concentrações de xilose. O fungo secretou pelo menos duas isoformas com atividade xilanolítica. A xilanase I foi purificada em uma única etapa, por adsorção em suporte ativado com quelatos, assim como a enzima de S. halstedii, contendo cauda de histidina. A xilanase de T. longibrachiatum (comercial) foi parcialmente purificada com suportes iônicos, e as de T. lanuginosus (comercial) e A. versicolor já apresentavam alto grau de pureza. As enzimas foram imobilizadas em agarose ativada com diferentes grupos reativos, com fatores de estabilização entre 12 (T. lanuginosus) e 600... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Xylanases are glycosidases that catalyze the hydrolytic cleavage of β-1,4-linked polymers of D-xylose and they have biotechnological potential in various industrial processes such as in the clarification of juices and wines, in the manufacturing of breads, in beer filtration and in the treatment of cellulose pulps. Recently, attention is given to the production of xylo-oligosaccharides as prebiotic ingredients. While enzymes have several advantages over chemical methods, they are generally limited for industrial use. Immobilization on solid supports improves the stability of the biocatalyst and the operational control, and promotes the easy recovery of the product without contamination by the enzyme. The objectives of this study were: to produce and characterize xylanases from Aspergillus niger; to immobilize the xylanase of Aspergillus niger and four others from different sources (Aspergillus versicolor, Trichoderma longibrachiatum, Thermomyces lanuginosus and Streptomyces halstedii) covalently on solid supports; to characterize the derivatives obtained; to analyze the products profile of xylan hydrolysis by the derivatives. The xylanase of A. niger showed excellent stability up to 55°C, with a half-life of 15 minutes at 60°C, and its production was induced by low concentrations of xylose. The fungus produced at least two isoforms with xylanolytic activity. Xylanase I was purified in one step by adsorption on support activated with chelates, as well as the histidine-tagged enzyme of S. halstedii. The xylanase of T. longibrachiatum (commercial) was partially purified with ionic supports, and those from T. lanuginosus (commercial) and A. versicolor already showed high degree of purity. The xylanases were then immobilized on agarose activated with different reactive groups, and presented stabilization factors between 12 (T. lanuginosus)... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor