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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/51804
Tipo: | Tese |
Título: | Produção de esterases por Aureobasidium pullulans URM 7059 utilizando glicerol residual |
Autor(es): | Meneses, Dayana Pinto de |
Orientador: | Rodrigues, Sueli |
Coorientador: | Rodrigues, Ligia Raquel Marona |
Palavras-chave: | Engenharia química;Glicerol;Fermentação;Esterase;Aureobasidium pullulans;Submerged fermentation |
Data do documento: | 2020 |
Citação: | MENESES, D. P. de. Produção de esterases por Aureobasidium pullulans URM 7059 utilizando glicerol residual. 2020. 75 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2020. |
Resumo: | Explorar a biodiversidade microbiana abre uma série de possibilidades em relação à descoberta de novas enzimas, que são potencialmente úteis para aplicações industriais. As esterases (E.C. 3.1.1.1) pertencem à classe das carboxil ester hidrolases, e atuam na clivagem e formação de ligações ésteres. Assim, o objetivo deste trabalho, foi a produção de esterases por Aureobasidum pullulans URM 7059, utilizando glicerol residual de biodiesel como fonte de carbono, e sua caracterização bioquímica parcial. Inicialmente, foi realizado a otimização da composição do meio de cultura em agitador orbital, e as concentrações foram determinadas para glicerol (0,1% v/v), (NH 4 ) 2 SO 4 (4 g/L) e extrato de levedura (8 g/L), durante 48 horas de fermentação. Foi avaliado a influência do pH e temperatura na atividade das esterases, sendo determinado as condições ótimas de 40 °C (p-NPC) e 50 °C (p-NPB) em pH 7. A esterase foi parcialmente purificada e a sua massa molar (50 kDa) foi estimada por SDS-PAGE e zimograma. A enzima manteve 90 % de atividade residual na faixa pH 6,0 – 7,0 a temperatura abaixo de 30°C. Os sais inorgânicos causaram uma diminuição pronunciada da atividade enzimática. Cu 2+ e Al 3 + não afetaram a atividade da esterase, enquanto o Ca 2 + promoveu a maior perda de atividade. Os parâmetros cinéticos K m e V max medidos foram 1,4 mM e 218 µmol min -1 (p-NPC) e 1,55 mM e 76,76 µmol min -1 (p-NPB), respectivamente. Por fim, esses valores mostraram que a enzima parcialmente purificada pode ser caracterizada como esterase, devido sua ação em ésteres de p- nitrofenol de cadeia curta. Em seguida, foram realizados estudos de aeração em biorreatores tipo tanque agitado e airlift. Esterase produzida por A. pullulans URM 7059 em reator tanque agitado (2L/min), mostraram atividade de 18,3 ± 0,9 U/mL (p- NPC) e 27 ± 1,3 U/mL (p-NPB). Testes com diferentes taxas de aeração (2, 4, 6 e 8L/min) em reator airlift sugeriram que maiores valores em atividade enzimática estão relacionados ao maior fluxo de oxigênio, produzindo 31 U/mL (p-NPC e p-NPB) em 8 L/min. A enzima foi precipitada em NH 4 SO 4 e o perfil de proteínas em Nativa-PAGE apresentou bandas ativas em zimograma de massa molar aproximada de 172 kDa, 66 kDa and 40 kDa. Por fim, a esterase produzida por A. pullulans URM 7059 em reator airlift mostrou sua capacidade para atuar na degradação do biopolímero MACO-St nas cadeias de hidrocarbonetos (CH 2 ) com ampla faixa de estabilidade de pH (7,0 – 9,0) e temperatura (40 ºC – 80 ºC). |
Abstract: | Exploring the microbial biodiversity opens several possibilities regarding the discovery of new enzymes with biochemical advantages over the existing ones that are potentially useful for many industrial applications. The esterases (E.C. 3.1.1.1) belong to the class of carboxyl ester hydrolases that catalyze the cleavage of triglyceride ester bonds. Thus, in the current work, the esterase production by Aureobasidum pullulans URM 7059, using the residual biodiesel glycerol as a carbon source, was optimized. The highest esterase activity was obtained in a rotatory shaker using a medium composed of glycerol (0.1% v/v), (NH 4 ) 2 SO 4 (4 g/L) and yeast extract (8 g/L). The enzyme was partially purified and its molar mass (50 kDa) was estimated by SDS-PAGE and zymography. The enzyme is stable at pH 6.0 to 7.0 in 90 % and temperatures below 30°C. Inorganic salts caused a pronounced decrease in the enzyme activity. Cu 2+ and Al 3+ did not affect the esterase activity, while Ca 2+ promoted the highest activity loss. The kinetic parameters K m and V max measured were 1.4 mM and 218 µmol min -1 (p-NPC) and 1.55 mM and 76.76 µmol min -1 (p-NPB), respectively. Ultimately, these values showed that the enzyme partially purified is an esterase due to the action in short –chain p- nitrophenol esters. The enzyme was produced in batch and airlift reactor. Then, studies were carried out to increase the scale of production in a stirred tank and airlift bioreactors. The activity values in stirred tank reactor (2L/min) were 18.3 ± 0.9 U/mL (p-NPC) and 27 ± 1.3 U/mL (p-NPB). Tests with different aeration rates (2, 4, 6 and 8L/min) in airlift reactors suggested that the maximum activities are related to the higher oxygen flow rate. The enzyme activity obtained at 8 L of air/min (airlift), was 35 U/mL (culture broth) at 24 hours of fermentation. The kinetic parameters K m and V max measured were 1.4 mM and 218 µmol min -1 (p-NPC) and 1.55 mM and 76.76 µmol min - 1 (p-NPB), respectively. The enzyme was precipitated in NH 4 SO 4 . The esterase activity bands in native gel revealed proteins with molecular mass of 172 kDa, 66 kDa and 40 kDa. The esterase produced by A. pullulans URM 7059 in airlift bioreactor was also able to degrade the MACO-St biopolymer with stability in wide range of pH (7.0 – 9.0) and temperature (40 ºC – 80 ºC). |
URI: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/51804 |
Aparece nas coleções: | DEQ - Teses defendidas na UFC |
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