Aproveitamento do soro do queijo "coalho" para produção e aplicação da β-galactosidase

The present study aimed to produce the enzyme β-galactosidase (β-gal) using “coalho” cheese whey as biotechnological substrate by yeasts of the genus Kluyveromyces and to evaluate processing strategies that enable its application in the food industry. In the first stage of this study, the co-prod...

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Autor principal: Carvalho, Catherine Teixeira de
Outros Autores: Macedo, Gorete Ribeiro de
Formato: doctoralThesis
Idioma:pt_BR
Publicado em: Brasil
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Endereço do item:https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/28485
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Hidrólise da lactose
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Carvalho, Catherine Teixeira de
Aproveitamento do soro do queijo "coalho" para produção e aplicação da β-galactosidase
description The present study aimed to produce the enzyme β-galactosidase (β-gal) using “coalho” cheese whey as biotechnological substrate by yeasts of the genus Kluyveromyces and to evaluate processing strategies that enable its application in the food industry. In the first stage of this study, the co-production of β-gal and ethanol by submerged fermentation in shake flasks and bioreactors using different carbon/nitrogen C:N rations (1.5:1 and 2.5: 1). The best efficiency was obtained with Kluyveromyces lactis NRRL Y-8279, which produced 21.09 ± 0.69 U / mL β-gal and 7.10 ± 0.09 g / L ethanol in 16 hours of cultivation. Based on the initial results, the βgal purification conditions in fixed bed chromatography were evaluated using experimental design 22 . The pH and ionic strength parameters were evaluated considering the purification factor, without prejudice to yield. Higher levels of both parameters in the study increased the β-gal purification factor (PF) to 2.00, with greater influence of ionic strength on the PF response. The partially purified enzyme was submitted to electrophoresis, which presented a band with molecular mass in the range between 66 and 140 kDa, configuring the enzyme of interest. In the last stage of the study, lactose hydrolysis conditions were observed in the curd cheese whey with the immobilized form of β-gal in 1% (w/v) sodium alginate. The immobilization efficiency reached 66% and high recovered activity was achieved. In addition, the immobilized form of the enzyme presented higher stability to pH and temperature changes and a lactose conversion (46%) without major aesthetic differences when compared to the crude enzyme extract (53%). For the gastrointestinal simulations, around 40% of the enzymatic activity was preserved after 2 hours of exposure to simulated gastrointestinal environments. Overall, the results described here are promising for the industrial applications of βgalactosidase from K. lactis.
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spelling ri-123456789-284852020-02-16T07:56:22Z Aproveitamento do soro do queijo "coalho" para produção e aplicação da β-galactosidase Carvalho, Catherine Teixeira de Macedo, Gorete Ribeiro de Sousa Júnior, Francisco Canindé de Porto, Ana Lúcia Figueiredo Assis, Cristiane Fernandes de Santos, Everaldo Silvino dos Oliveira Júnior, Sérgio Dantas de Kluyveromyces sp. β-galactosidase Imobilização Hidrólise da lactose CNPQ::ENGENHARIAS The present study aimed to produce the enzyme β-galactosidase (β-gal) using “coalho” cheese whey as biotechnological substrate by yeasts of the genus Kluyveromyces and to evaluate processing strategies that enable its application in the food industry. In the first stage of this study, the co-production of β-gal and ethanol by submerged fermentation in shake flasks and bioreactors using different carbon/nitrogen C:N rations (1.5:1 and 2.5: 1). The best efficiency was obtained with Kluyveromyces lactis NRRL Y-8279, which produced 21.09 ± 0.69 U / mL β-gal and 7.10 ± 0.09 g / L ethanol in 16 hours of cultivation. Based on the initial results, the βgal purification conditions in fixed bed chromatography were evaluated using experimental design 22 . The pH and ionic strength parameters were evaluated considering the purification factor, without prejudice to yield. Higher levels of both parameters in the study increased the β-gal purification factor (PF) to 2.00, with greater influence of ionic strength on the PF response. The partially purified enzyme was submitted to electrophoresis, which presented a band with molecular mass in the range between 66 and 140 kDa, configuring the enzyme of interest. In the last stage of the study, lactose hydrolysis conditions were observed in the curd cheese whey with the immobilized form of β-gal in 1% (w/v) sodium alginate. The immobilization efficiency reached 66% and high recovered activity was achieved. In addition, the immobilized form of the enzyme presented higher stability to pH and temperature changes and a lactose conversion (46%) without major aesthetic differences when compared to the crude enzyme extract (53%). For the gastrointestinal simulations, around 40% of the enzymatic activity was preserved after 2 hours of exposure to simulated gastrointestinal environments. Overall, the results described here are promising for the industrial applications of βgalactosidase from K. lactis. O presente estudo teve como objetivo avaliar o potencial do soro do queijo “coalho” como substrato para produção de biomoléculas por leveduras Kluyveromyces sp. e investigar estratégias de purificação e imobilização da enzima β-galactosidade (β-gal) visando aplicação industrial. Na primeira etapa, observou-se o comportamento das leveduras para síntese de β-gal e a produção de etanol por fermentação submersa em frascos agitados e biorreator utilizando diferentes razões carbono/nitrogênio C:N (1,5:1 e 2,5:1). A melhor eficiência foi obtida com Kluyveromyces lactis NRRL Y- 8279, que produziu 21,09 ± 0,69 U/mL de β-gal e 7,10 ± 0,09 g/L de etanol em 16 horas de cultivo. Diante dos resultados iniciais, avaliou-se as condições de purificação da β-gal em cromatografia em leito fixo utilizando um planejamento experimental 2 2 . Os parâmetros pH e força iônica foram avaliados considerando o fator de purificação, sem prejuízo ao rendimento. Os níveis mais altos de ambos os parâmetros no estudo aumentaram o fator de purificação (FP) de β-gal para 2,00, com maior influência da força iônica na resposta para FP. A enzima purificada parcialmente foi submetida a eletroforese, que apresentou uma banda com massa molecular na faixa entre 66 e 140 kDa, configurando a enzima de interesse. Na última etapa do estudo, observou-se as condições de hidrólise da lactose no soro de queijo “coalho” com a forma imobilizada de β-gal em alginato de sódio a 1% (p/v). A eficiência da imobilização atingiu 66%. Além disso, a forma imobilizada da enzima apresentou maior estabilidade às mudanças de pH e temperatura e uma conversão de lactose (46%) sem maiores diferenças estetíticas quando comparada ao extrato bruto de β-gal (53%). Para as simulações gástricas e intestinais, cerca de 40% da atividade enzimática foi preservada após 2 horas de exposição a condições gastrointestinais simulados. No geral, os resultados aqui descritos são promissores para as aplicações industriais da β-galactosidase de K. Lactis NRRL Y- 8279. 2020-02-12T17:53:46Z 2020-02-12T17:53:46Z 2019-12-18 doctoralThesis CARVALHO, Catherine Teixeira de. Aproveitamento do soro do queijo "coalho" para produção e aplicação da β-galactosidase. 2019. 136f. Tese (Doutorado em Biotecnologia) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2019. https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/28485 pt_BR Acesso Aberto application/pdf Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM BIOTECNOLOGIA