Resumo: Os materiais lignocelulósicos representam uma fonte de matéria prima sub-explorada em processos biotecnológicos, visto que um grande excedente de resíduos a partir do processamento industrial de matérias primas agrícolas são gerados anualmente. Desta forma, a produção de xilo-oligossacarídeos (XOS) a partir da hidrólise enzimática da xilana presente na hemicelulose proveniente destes resíduos, bem como de celo-oligossacarídeos (COS) a partir da celulose apresentam uma alternativa promissora e sustentável para valorização dos mesmos. Este estudo teve como objetivo produzir oligossacarídeos (XOS e COS) a partir da hidrólise enzimática de resíduos agroindustriais lignocelulósicos (palha de cana-de-açúcar e casca de café) como fonte de arabinoxilana e celulose, de modo a avaliar o seu potencial prebiótico. Diferentes estratégias foram utilizadas para o aprimoramento do processo alcalino integrado para fracionamento do arabinoxilano e celulose partindo dos materiais lignocelulósicos previamente desliginificados, os quais proporcionaram rendimentos e eficiência de extração do arabinoxilano em torno de 40,35% e 82,32%, respectivamente. Em uma segunda etapa, planejamentos do tipo composto central rotativo (DCCR) foram empregados para desenvolver misturas de enzimas para a produção de XOS e COS a partir dos arabinoxilanos extraídos e dos resíduos ricos em celulose obtidos, respectivamente. Misturas enzimáticas eficientes foram desenvolvidas com endoxilanase (GH11), ?-l-arabinofuranosidase (GH51), e feruloyl esterase (CE1), proporcionando altas concentrações de XOS alcançando valores de até 511,5 (mg).(gsubstrato)-1. Bem como usando endo-1,4-?-D-glucanase (GH12), exo-1,4-?-D-glucanase (GH5) e feruloyl esterase (CE1) para a produção de COS atingindo valores maximizados em torno de 63,56 (mg).(gsubstrato)-1. Como segunda estratégia para a aumentar produção de COS e investigar os possíveis efeitos de inibição pela celobiose, foi realizado um estudo empregando endo-1,4-?-D-glucanase (GH12) previamente adsorvida aos substratos em múltiplos estágios de hidrólise de modo a controlar os processos de inibição enzimática onde foi possível alcançar valores em torno 85.43 (mg).(gsubstrato)-1. Como última etapa do processo foi realizado um fracionamento dos oligosscarídeos produzidos utilizando membranas de nanofiltração em série de modo a avaliar o potencial prebiótico das frações obtidas. As etapas in vitro demonstraram que os oligossacarídeos produzidos exibiram considerável resistência à hidrólise pelas enzimas do sistema gastro-instestinal. Bem como algumas culturas probióticas de Lactobacillus e Bifidobacterium apresentaram notável crescimento nos meios contendo XOS e COS. Os microorganismos consumiram preferencialmente xilobiose (X2) e xilotriose (X3) e em relação aos meios contendo COS consumiram majoritariamente as frações celobiose (C2) e celotriose (C3) Assim, os resultados apresentados mostraram que ambas as biomassas utilizadas foram fontes potenciais para produção de oligossacarídeos prebióticos e que seu fracionamento em frações de menor peso molecular contribuiu significativamente para o aumento do potencial prebiótico tanto dos XOS e COS produzidos a partir de ambas as biomassas Ver menos

Abstract: Lignocellulosic materials represent a source of raw material that is under-explored in biotechnological processes, since a large surplus of waste from the industrial processing of agricultural raw materials is generated annually. Thus, the production of xylooligosaccharides (XOS) from the enzymatic hydrolysis of xylan present in hemicellulose from these residues, as well as celloligosaccharides (COS) from cellulose present an intelligent and sustainable alternative for their valorization. This study aimed to produce oligosaccharides (XOS and COS) from enzymatic hydrolysis of lignocellulosic agroindustrial residues (sugarcane straw and coffee husk) as a source of arabinoxylan and cellulose, in order to evaluate their prebiotic potential in human health. Different strategies were used to improve the integrated alkaline process for fractionation of arabinoxylan and cellulose from the prior delignified lignocellulosic materials which provided yields and efficiency of arabinoxylan extraction around 40.35% and 82.32%, respectively with insignificant values of lignin content. In a second step, central rotating composite rotating designs (CCRD) were used to develop mixtures of enzymes for the production of XOS and COS from the extracted arabinoxylans and the cellulose-rich products obtained, respectively. Efficient enzyme mixtures were developed with endoxylanase (GH11), ?-l-arabinofuranosidase (GH51), and feruloyl esterase (CE1), providing high concentrations of XOS reaching values of up to 511.5 (mg).(gsubstrate)-1. As well as using endo-1,4-?-D-glucanase (GH12), exo-1,4-?-D-glucanase (GH5) and feruloyl esterase (CE1) for the production of COS reaching values maximized around 63.56 (mg).(g substrate)-1. As a second strategy to increase the COS production and and investigate the possible effects of inhibiting by cellobiose, a study employing adsorbed endo-1,4-?-D-glucanase (GH12) to substrates in multiple stages of enzymatic hydrolysis was performed, where it was possible to reach values around 85.43 (mg). (g substrate) -1. As the last step of the process, a fractionation process of the oligosaccharides was carried out using nanofiltration membranes in series in order to assess the prebiotic potential of the previous fractions. In vitro steps showed that oligosaccharides developed exhibited resistance to hydrolysis by enzymes of the gastro-intestinal system. As well as that probiotic cultures of Lactobacillus and Bifidobacterium stream growth on media containing XOS and COS as the sole carbon source. The microorganisms consumed preferentially xylobiose (X2) and xylotriosis (X3) and in relation to the media containing COS they consumed mostly as fractions cellobiose (C2) and cellotriosis (C3). Thus, the results found that both biomasses use are potential sources for the production of prebiotic oligosaccharides and that their fractionation into fractions of lower molecular weight contributes to increase the prebiotic potential of both XOS and COS as from both biomass Ver menos