Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia. Núcleo de Pesquisas em Ciências Biológicas, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2014-10-23T18:30:25Z
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Previous issue date: 2014 / A endo-1,4-β-xilanase (E.C. 3.2.1.8) é a principal constituinte do sistema enzimático xilanolítico devido à sua atuação na hidrólise da xilana, o segundo polissacarídeo mais abundante na parede celular de plantas. Neste trabalho, duas xilanases recombinantes, uma com as mutações V135A e A226T (XM) e outra sem mutações (XNM), derivadas do gene xynA de Orpinomyces, foram expressas em E. coli, purificadas e caracterizadas bioquímica e cineticamente com o substrato arabinoxilana de trigo, visando aplicações na tecnologia de alimentos. A produção da enzima em E. coli/pET24b foi feita em meios LB e SOB/kan, usando IPTG como indutor. As enzimas foram purificadas em cromatografia de troca iônica (Q-Sepharose) e apenas uma banda de 25 kDa, correspondente as xilanases, foi visualizada em SDS-PAGE. As atividades específicas, após purificação, foram de 12844 U mg-1 para a XNM, e de 10794 U mg -1 para a XM. As condições ótimas para XNM foram de 60 oC e pH entre 4,5 e 7,0, meia vida de 220 min a 50 oC e de 31 min a 60 oC, ambos em pH 6,5. Os valores de Km, Kcat e Ea foram de 0,0021 mg mL-1, 2,31x106 s-1 e 32,9 kJ mol-1, respectivamente. Já XM manteve a temperatura ótima de 60 oC e exibiu maior estabilidade na faixa de pH de 3 a 8, e meia vida de 440 e 71 min a 50 oC e 60 oC, respectivamente. Os valores de Km, Kcat e Ea foram 0,0014 mg mL-1, 3,29x106 s-1 e 43,9 kJ mol-1, respectivamente. Os ensaios de hidrólise da farinha de trigo integral (10 % p/v) foram conduzidos a 27 oC, 100 rpm, 6h, utilizando 50 U de XNM e 20U de XM/g farinha e a quantificação de xilose liberada foi feita em HPLC. Enquanto que nos ensaios conduzidos a 27 oC não houve liberação de xilose a partir da farinha de trigo, nos ensaios a 50 oC foram detectados 2,38 e 1,55 mg xilose/g farinha com o uso de XNM e XM, respectivamente. Nos ensaios de clarificação do suco de maçã, feita com 50 U/mL de XNM e XM, a 60 oC, 100 rpm, 60 min, foi observada liberação extremamente reduzida de xilose. Assim, para maior eficiência desse processo sugere-se a utilização conjunta de xilanase e pectinases. ________________________________________________________________________ / ABSTRACT: The endo-1,4-β-xylanase ( EC 3.2.1.8 ) is the main constituent of the xylanolytic enzyme system due to its role in the hydrolysis of xylan, the second most abundant polysaccharide in plant cell wall. In this work, two recombinant xilanases derived from the xynA Orpinomyces gene, one with the mutations V135A and A226T (XM) and another without mutations (XNM), were expressed in E. coli. The enzymes were purified and biochemically and kinetically characterized, with wheat arabinoxylan as substrat, targeting applications in food technology. The enzyme production in E. coli/pET24b was made in LB media and SOB/kan, using IPTG as inducer. The enzymes were purified on ion-exchange chromatography (Q - Sepharose) and only one band of 25 kDa was visualized on SDS-PAGE, corresponding to xylanase. Specific activities after purification were 12844 U mg-1 for XNM and 10794 U mg-1 for XM. The optimum conditions for XNM were 60 °C and pH between 4.5 and 7.0, half life of 220 min at 50 °C and 31 min at 60 °C, both at pH 6.5. The values of Km, kcat and Ea were 0.0021 mg mL-1, 2.3 x 106 s-1 and 32.9 kJ mol-1, respectively. XM maintained the optimum temperature of 60 °C and exhibited greater stability in the pH range 3-8, and half-life of 440 and 71 min at 50 oC and 60 oC, respectively. The values of Km, Kcat, and Ea were 0.0014 mg mL-1, 3.29 x 106 s-1 and 43.9 kJ mol-1, respectively. The hydrolysis assays of wheat flour (10% w / v) were conducted at 27 oC, 100 rpm, 6 hours, using 50 U / g flour of XNM and 20U / g flour of XM. The quantification of xylose released was made in HPLC. While in the tests conducted at 27 °C there was no release of xylose from wheat flour, in the tests at 50 °C it was detected 2.38 and 1.55 mg xylose / g flour using XNM and XM, respectively. In the experiments for clarification of apple juice, made with 50 U / ml of XNM and XM, at 60 oC, 100 rpm, 60 min, very low release of xylose was observed. Thus, for efficiency of this process, it is suggested the combined use of xylanase and pectinase.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:localhost:123456789/3943 |
| Date | January 2014 |
| Creators | Passarinho, Amanda Tafuri Paniago |
| Contributors | Guimarães, Valéria Monteze |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFOP, instname:Universidade Federal de Ouro Preto, instacron:UFOP |
| Rights | Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo autor, 23/10/2014, com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 3.0, que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que seja citado o autor e licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação desta., info:eu-repo/semantics/openAccess |
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