Produção de β-D-frutofuranosidase pelo fungo filamentoso Aspergillus thermomutatus objetivando a produção de frutooligossacarídeos (FOS)
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Data
2018-07-26
Autores
Orientador
Guimarães, Luis Henrique Souza 
Coorientador
Pós-graduação
Biotecnologia - IQ
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Dissertação de mestrado
Direito de acesso
Acesso aberto
Resumo
Resumo (português)
As β-D-frutofuranosidases (EC 3.2.1.26), também conhecidas como invertases, são responsáveis pela produção de uma mistura equimolar de glicose e frutose a partir da hidrólise da sacarose, conhecida como açúcar invertido, utilizada para diversos fins na indústria alimentícia. Em altas concentrações de sacarose, algumas dessas enzimas apresentam atividade de transfrutosilação, produzindo frutooligossacarídeos (FOS). Os FOS são oligossacarídeo prebióticos estruturalmente formados por unidades de frutose ligadas entre si formando um oligômero, o qual possui uma glicose terminal através de uma ligação glicosídica β (1-2), com fórmula geral GFn. Devido a sua ligação β, os FOS não são metabolizados pelo organismo humano, podendo ser utilizados por diabéticos como um substituto a sacarose. Diante do interesse biotecnológico e industrial, e das diversas aplicações destas enzimas, o objetivo deste trabalho foi a produção de β-D-frutofuranosidase extracelular pelo fungo Aspergillus thermomutatus em Fermentação Submersa (FSbm) e investigar a atividade de transfrutosilação da enzima. A maior produção enzimática (0,96 U/mL) em FSbm foi obtida em meio Khanna adicionado de 10 g/L de sacarose como fonte de carbono, inoculado com 106 esporos/mL de meio, mantido a 30°C, 100 rpm por 120 h. A temperatura e pH ótimos aparentes de atividade foram 60°C e 5,0, respectivamente. A enzima foi estável na temperatura de 40°C por 48 h, mantendo 75% de sua atividade inicial. A enzima apresentou atividade residual de 60% quando mantida nos pH 5,0 e 4,5 por 48 h. A atividade β-D-frutofuranosidásica foi ativada na presença de Mn2+, sendo estável na maioria dos compostos testados. A atividade máxima de hidrólise alcançada foi de 2,2 U/mL na presença de 3 mmol/L de MnSO4. A enzima também demonstrou atividade de transfrutosilação, produzindo nistose e kestose. As maiores concentrações de FOS (86,67 g/L, dos quais 1 g/L corresponde a nistose e 85 g/L a kestose) foram encontradas quando utilizado 50% (m/v) de sacarose como substrato, sendo a reação conduzida a 60°C por 72 h. Assim, conclui-se que a β-D-frutofuranosidase extracelular produzida por A. thermomutatus possui potencial biotecnológico e é promissora na aplicação industrial para produção de açúcar invertido e FOS.
Resumo (inglês)
The β-D-fructofuranosidases (EC 3.2.1.26), also known as invertases, are responsible for the production of an equimolar mixture of glucose and fructose obtained by sucrose hydrolysis, known as invert sugar, which are used for several purposes in food industry. At high concentrations of sucrose, some of these enzymes present transfructosylating, producing fructooligosaccharides (FOS). FOS are prebiotic oligosaccharides with chemical structure composed of linked fructose units forming an oligomer, which are connected to a terminal glucose through a β(1-2) glycosidic bond, with general form of GFn. FOS are not metabolized by the human body due to its β binding, therefore they can be used by diabetics as a substitute for sucrose. Due to this biotechnological and industrial interest and several applications of these enzymes, the present work aimed the production of extracellular β-D-fructofuranosidase by the fungus Aspergillus thermomutatus using Submerged Fermentation (FSbm) and to investigate the transfructosylating activity of the enzyme. In the optimization of FSbm, the highest enzymatic production (0.96 U/mL) was obtained using an inoculum concentration of 106 spores/mL in Khanna medium with 10 g/L sucrose as carbon source, maintained at 30 °C for 120 h. The apparent optimum temperature and pH for activity were 60°C and 5.0, respectively. The enzyme was stable at 40°C for 48 h, maintaining 75% of its initial activity. Considering the pH stability, the enzyme showed residual activity of approximately 60% for pH 5.0 and 4.5 after 48 h of incubation. β-D-fructofuranosidase activity was mainly activated by Mn2+, and the enzyme activity was stable with most of the compounds tested. The maximum hydrolysis activity was 2.2 U/mL in the presence of 3 mmol/L of MnSO4. The enzyme also showed transfructosylating activity, producing nystose and kestose. The highest concentrations of FOS (86.67 g/L, which 1 g/L corresponds to nystose and 85 g/L to kestose) were obtained when 50% (m/v) sucrose was used as substrate at 60°C for 72 h. Thus, the results obtained so far show that extracellular β-D-fructofuranosidases produced by A. thermomutatus have biotechnological potential to be applied in the industrial production of invert sugar and FOS.
Descrição
Idioma
Português