ENZIMAS EM BIOTECNOLOGIA

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JOÃO PAULO SILVA MONTEIRO

VICTÓRIA AKEMI ITAKURA SILVEIRA

RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA: ENZIMAS EM BIOTECNOLOGIA

PRODUÇÃO DE XILANASE E CELULASE POR Trichoderma harzianum Rifai EM BAGAÇO DE CANA SOB FERMENTAÇÃO EM ESTADO SÓLIDO

Prof.ª Dr. ª Maria Inês Rezende

 Prof.ª Dr. ª Mara Lúcia Luiz Ribeiro

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Londrina

2017

SUMÁRIO

1. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA        3

1.1 ENZIMAS EM BIOTECNOLOGIA        3

1.1 XILANASE E CELULASE: PROCESSOS PRODUTIVOS E APLICAÇÕES        4

1.3 Trichoderma harzianum Rifai.        6

1.4 MERCADO DE ENZIMAS NO BRASIL        6

1 OBJETIVOS        7

2 MATERIAIS E MÉTODOS        8

3.1 MICRORGANISMO E MANUTENÇÃO        8

3.2 MEIOS DE CULTIVO        8

3.3 PREPARO DO INÓCULO        9

3.4 FERMENTAÇÃO EM ESTADO SÓLIDO        9

3.5 INTERRUPÇÃO DOS CULTIVOS        10

3.6 DETERMINAÇÃO DO pH        10

3.7 DETERMINAÇÃO DA ATIVIDADE XILANÁSICA        10

3.8 DETERMINAÇÃO DA ATIVIDADE CELULÁSICA        11

3 RESULTADOS E DISCUSSÃO        13

3.4 CONTAGEM DOS ESPOROS EM CÂMARA DE NEUBAUER        13

3.5 DETERMINAÇÃO DE GLICOSE PELO MÉTODO DO ÁCIDO 3,5 DINITROSALICÍLICO (DNS)        13

3.6 DETERMINAÇÃO QUANTITATIVA DE AÇÚCARES REDUTORES –     MÉTODO DE SOMOGYI-NELSON        14

4.4 DETERMINAÇÃO E AVALIAÇÃO DA ATIVIDADE XILANÁSICA        15

4.5 DETERMINAÇÃO E AVALIAÇÃO DA ATIVIDADE CELULÁSICA        17

4 CONCLUSÃO        19

5 REFERÊNCIAS        20

1. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

1.1 ENZIMAS EM BIOTECNOLOGIA

Enzimas são moléculas, em sua maioria de origem proteica, que atuam como catalisadores biológicos, acelerando diversos processos químicos. Elas possuem grandes vantagens quando comparadas aos catalisadores químicos, principalmente pelo fato de serem biológicas e biodegradáveis, sendo assim ecologicamente mais viáveis. Atualmente existe o conhecimento da estrutura e função de mais de duas mil enzimas, sendo elas de origem animal, vegetal e microbiana. Apesar do vasto emprego de enzimas de origem animal e vegetal, as de fonte microbianas são as mais utilizadas, visto que essas não dependem de fatores sazonais e que o aumento de seu rendimento poder ser controlado a partir da otimização das condições do processo fermentativo. Apesar de apresentarem algumas vantagens, os microrganismos utilizados para produção de enzimas devem ser livres de patogenicidade (status GRAS – generally recognized as safe), possuir, preferencialmente, elevada capacidade de síntese e excreção da enzima, além de suportar condições adversas de pH, temperatura, pressão osmótica e força iônica do meio, para que possam ser utilizadas industrialmente (BASTOS, 2015).

As enzimas são utilizadas em vários setores industriais, como o alimentício, têxtil, farmacêutico e na indústria de papel e celulose. As principais enzimas que atuam na indústria de alimentos são pertencentes ao grupo das hidrolases, assim as amilases (a-amilases e glicoamilases), proteases (quimosina, papaína, bromelina e pepsina) e pectinases são as usadas em grande escala. No têxtil, há uma grande utilização de lipases para remoção de lubrificantes; lacases no alvejamento de algodão; proteases para impedir o encolhimento e melhoria do brilho e amilases que são utilizadas nos processos de desengomagem. Já a indústria farmacêutica representa um dos maiores produtores de enzimas, sendo elas aplicadas para produção de medicamentos, desenvolvimento de novos produtos e diagnóstico clínico e terapia. As enzimas que mais se destacam na indústria de papel e celulose são as xilanases e celulases, possuindo grande aplicação no processo desde o ano de 1980 (MONTEIRO; SILVA, 2009).

1.  XILANASE E CELULASE: PROCESSOS PRODUTIVOS E APLICAÇÕES

A xilana é o maior constituinte das hemiceluloses com cerca de 30-35% do peso seco total das plantas, representando o segundo mais abundante polissacarídeo encontrado na natureza, sendo formado por uma cadeia principal formada por resíduos de xilose unidos por ligações β-1,4, contendo ramificações laterais de pentoses e hexoses, como D-xilose, D-manose, D-arabinose e D-galactose e por seus ácidos urônicos (SANTOS, 2014).

A xilanase, formalmente chamada de endo-1,4-β-xilanase, é uma enzima pertence ao grupo das glicosidases que catalisam a hidrólise das ligações 1,4-β-D-xilanosílicas (MOTTA, 2008). A degradação total das xilanas ocorre pelo mecanismo de ação exo e endo, incluindo enzimas que atuam no esqueleto formado pelos resíduos de xilose e por outras que atuam nos resíduos substituientes das ramificações (FERREIRA; RODRIGUES; ALVES-PRADO, 2013). Atualmente têm-se estudado a produção de xilanase a partir de bactérias, leveduras e fungos filamentosos, sendo estes últimos o de maior aplicação, devido a quantidade de enzimas e do enriquecimento produzidos por eles (SALES et al., 2010). Segundo Ferreira, Rodrigues e Alves-Padro (2013), os principais fungos xilanolíticos são: Aspergillus niger; Trichoderma spp., Humicola lanuginosa; H. grisea; Talaromyces emersonii; Thermoascus aurantiacus entre outros.

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