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Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/29930
Tipo: Dissertação
Título: Extração e caracterização de xilana do milho e da cana-de-açúcar para prospecção de xilanases em isolados bacterianos
Autor(es): Patricio, Filipe de Castro
Primeiro Orientador: Araujo, Demetrius Antonio Machado de
Primeiro Coorientador: Oliveira, Elquio Eleamen
Resumo: O reaproveitamento de resíduos agroindustriais tem sido o foco de diversas pesquisas, principalmente no campo da biotecnologia, devido à biomassa desses resíduos serem ricas de polímeros que possuem um alto valor agregado, como é o caso da xilana. A xilana é a principal hemicelulose, sendo o segundo polissacarídeo mais abundante, a mesma possui diversas aplicabilidades na indústria alimentícia, farmacêutica e biotecnológica, podendo ser utilizada na prospecção enzimática utilizando microrganismos, como bactérias. Este trabalho teve como objetivo extrair a xilana do sabugo do milho, bagaço e palha da cana-de-açúcar para bioprospecção de xilanases utilizando isolados bacterianos provenientes de amostras do solo da Usina Japungu Agroindustrial S/A, localizada no município de Santa Rita – Paraíba. Como resultados da etapa de extração da xilana dos resíduos da cana-de-açúcar foi obtido um rendimento de 4,62g para palha e 3,80g para o bagaço, partindo de 30g de resíduo. Para caracterização das xilanas obtidas utilizou-se o método de Espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR), no qual apresentaram as principais bandas características da xilana. Para prospecção de xilanases foram selecionadas 16 isolados do banco de microrganismos do Laboratório de Biotecnologia Celular e Molecular, no qual para produção enzimática, os isolados foram adicionados em placas de Petri contendo o meio ágar/Luria Bertani, adicionado 0,4% xilana do sabugo do milho, bagaço e palha da cana-de-açúcar e xilana comercial (Beechwood), separadamente. As cepas foram incubadas em estufa bacteriológica a 37° C por 72 h, e após este período, utilizou-se a coloração com vermelho congo (0,1%), para observação do halo de degradação e determinação do índice enzimático (IE). Entre as cepas positivas para xilanase (11 no total), 5 cepas foram positivas para os 4 tipos de xilanas utilizados e 6 cepas positivas apenas para xilana comercial. Para produção enzimática foram selecionadas as cepas JS19, que apresentou IE ≥ 2, em todos os meios testados e JS20, que apresentou produção enzimática apenas no meio contendo xilana comercial. As cepas foram cultivadas em caldo nutriente adicionado 0,5% do resíduo industrial, sabugo do milho, palha e bagaço da cana-de-açúcar, e incubadas em shaker (150 rpm), 37° C, por 72 h, para avaliação da atividade enzimática (U/mL), pelo método de açúcares redutores (ácido 3,5-dinitrosalicílico - DNS). Os resultados mostraram que a cepa JS19 apresentou uma maior produção enzimática, variando de 0,74 a 0,92 (U/mL), em relação a cepa JS20 (0,12 a 0,30 U/mL). As bandas das xilanases visualizadas em gel de poliacrilamida (Zimograma) se apresentaram em torno de 60-66,2 kDa. Foi realizado o sequenciamento dos isolados JS19 e JS20 utilizando o 16S rRNA, no qual ambas foram identificadas no nível de Gênero, Bacillus e Priestia respectivamente. O isolado JS19 foi depositado no GenBank como Bacillus sp., JS19 sob código (OM759815). Estes dados preliminares mostram que o reaproveitamento dos resíduos agroindustriais, como milho e cana-de-açúcar, são promissores para obtenção de xilanas, bem como, para bioprospecção enzimática utilizando microrganismos como bactérias isoladas do solo.
Abstract: The reuse of agro-industrial residues has been the focus of several researches, mainly in the field of biotechnology, due to the biomass of these residues being rich in polymers that have a high added value, such as xylan. Xylan is the main hemicellulose, being the second most abundant polysaccharide, it has several applications in the food, pharmaceutical and biotechnological industry, and can be used in enzymatic prospecting using microorganisms, such as bacteria. This work aimed to extract xylan from three agricultural municipalities, corn cob, sugarcane bagasse and sugarcane straw for bioprospecting of xylanases used isolated from soil bacteria from Usina Japungu Agroindustrial S/A, located in Santa Rita – Paraiba. As a result of the xylan extraction step from sugarcane residues, a yield of 4.62g for straw and 3.80g for bagasse was obtained, starting from 30g of residue. To characterize the xylans obtained, the Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) method was used, which showed the main characteristic bands of xylan. For xylanase prospection, 16 isolates were selected from the microorganism bank of the Laboratory of Cellular and Molecular Biotechnology, in which for enzymatic production, the isolates were added in Petri dishes containing the agar/Luria Bertani medium, added 0.4% xylan from the cob from corn, bagasse and sugarcane straw and commercial xylan (Beechwood), separately. The strains were incubated in a bacteriological oven at 37°C for 72 h, and after this period, staining with Congo red (0.1%) was used to observe the degradation halo and determine the enzymatic index (IE). Among the xylanase positive strains (11 in total), 5 strains were positive for the 4 types of xylans used and 6 strains were positive only for commercial xylan. For enzymatic production, strains JS19, which presented IE ≥ 2, in all tested media, and JS20, which presented enzyme production only in the medium containing commercial xylan, were selected. The strains were cultivated in nutrient broth added with 0.5% of industrial residue, corn cob, straw and sugarcane bagasse, and incubated in a shaker (150 rpm) at 37°C for 72 h to evaluate the enzymatic activity (U/mL), by the reducing sugar method (3,5-dinitrosalicylic acid - DNS). The results showed that strain JS19 had a higher enzyme production, ranging from 0.74 to 0.92 (U/mL), compared to strain JS20 (0.12 to 0.30 U/mL). The xylanase bands visualized in polyacrylamide gel (Zymogram) were around 60-66.2 kDa. The sequencing of isolates JS19 and JS20 was performed using the 16S rRNA, in which both were identified at the level of Genus, Bacillus and Priestia respectively. Isolate JS19 has been deposited with GenBank as Bacillus sp., JS19 under code (OM759815). These preliminary data show that the reuse of agro-industrial residues, such as corn and sugar cane, are promising for obtaining xylans, as well as for enzymatic bioprospecting using microorganisms such as bacteria isolated from the soil.
Palavras-chave: Bagaço da cana-de-açúcar
Palha da cana-de-açúcar
Lignocelulose
Hemicelulose
Resíduo industrial
Bioprospecção
Sugarcane bagasse
Sugarcane straw
Lignocellulose
Hemicellulose
Industrial waste
Bioprospecting
CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal da Paraíba
Sigla da Instituição: UFPB
Departamento: Biotecnologia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia
Tipo de Acesso: Acesso aberto
Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
URI: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/29930
Data do documento: 24-Fev-2022
Aparece nas coleções:Centro de Biotecnologia (CBIOTEC) - Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia

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