Orientador: Gláucia Maria Pastore

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos

Resumo: Galactooligossacarídeos (GOS) são prebióticos sintetizados via transgalactosilação enzimática da lactose e existem vários modos de se obter os produtos sintetizados nesta reação. Com o objetivo de se produzir GOS e hidrolisar lactose, ß-galactosidase de Aspergillus oryzae (Sigma®) foi...

Resumo: Galactooligossacarídeos (GOS) são prebióticos sintetizados via transgalactosilação enzimática da lactose e existem vários modos de se obter os produtos sintetizados nesta reação. Com o objetivo de se produzir GOS e hidrolisar lactose, ß-galactosidase de Aspergillus oryzae (Sigma®) foi covalentemente imobilizada em celite e em quitosana em pó ativada com glutaraldeído, sendo as propriedades destas avaliadas e comparadas em relação à enzima livre. Uma coluna de leito empacotado foi utilizada para a produção de GOS e hidrólise da lactose nos sistemas imobilizados. Os oligossacarídeos foram obtidos com um máximo de produtividade de 14,42 e 3,50 g/L.h, partindo de uma solução de lactose 40% (p/v), na coluna de leito empacotado com quitosana e celite, respectivamente. A hidrólise da lactose foi de 50,00 e 84,74% após 24 horas utilizando quitosana e celite como suportes enzimáticos, respectivamente. A fim de verificar a habilidade de síntese de GOS por Pichia kluyveri e Pseudozyma tsukubaensis, isoladas de pêssego (Prunus persica) e nectarina (Prunus persica var. nucipersica), respectivamente, utilizou-se células íntegras e viáveis para fermentar um meio de lactose a 40% (p/v). Rendimento máximo de 14,01 e 15,71% (p/p) de GOS foi obtido desta fermentação em 24 horas por P. kluyveri e P. tsukubaensis, respectivamente. Uma estratégia sequecial de dois planejamentos experimentais foi utilizada para otimização de rendimento de GOS e, sob as condições validadas, a atividade de transgalactosilação de P. tsukubaensis resultou em 28,35% (p/p) de rendimento de GOS em 24 horas, com uma produção de 73,71 g/L e aproximadamente 50% de hidrólise de lactose, a partir de uma concentração inicial de lactose de 26% (p/v). Foi proposto, ainda, um processo associado de biossurfactante/biomassa para síntese de GOS a partir da lactose. O biossurfactante sintetizado por P. tsukubaensis em manipueira foi otimizado utilizando planejamento experimental e análise de superfície de resposta, considerando como resposta a tensão superficial e a concentração de biomassa. A mínima tensão superficial e a máxima concentração de biomassa observada foram de 26,87 mN/m e 10,50 g/L, respectivamente. A atividade de trasgalactosilação da biomassa de P. tsukubaensis, nas condições otimizadas do processo, resultou em uma produção de 73,12 g/L e em rendimento de 18,28% (p/p) em 24 horas, a partir de 40% (p/v) de lactose

Abstract: Galactooligosaccharides (GOS) are prebiotics synthesized by enzymatic lactose transgalactosylation and there are many modes in which GOS producing reactions can be performed. In order to produce GOS and to hidrolise lactose Aspergillus oryzae ß-galactosidase (Sigma®) was covalently...

Abstract: Galactooligosaccharides (GOS) are prebiotics synthesized by enzymatic lactose transgalactosylation and there are many modes in which GOS producing reactions can be performed. In order to produce GOS and to hidrolise lactose Aspergillus oryzae ß-galactosidase (Sigma®) was covalently immobilized on celite and on glutaraldehyde-treated chitosan powder and its properties were evaluated and compared with those of free enzyme. A packed bed column with lactose recycle was employed for production of GOS and lactose hydrolysis by immobilized systems. Oligosaccharides were obtained with a maximum productivity of 14.42 and 3.50 g/L.h, from 40% (w/v) lactose solution, in packed bed column with enzyme on chitosan and celite, respectively. Lactose was 50.00 and 84.74% hydrolyzed after 24 hours using chitosan and celite as enzyme support, respectively. In order to verify the ability to synthesize GOS from Pichia kluyveri, isolated from peach (Prunus persica), and Pseudozyma tsukubaensis, isolated from nectarine (Prunus persica var. Nucipersica), living whole cells were used to ferment 40% (w/v) lactose solution. A maximum yield of 14.01 and 15.71% (w/w) GOS was obtained from the fermentation in 24 hours by P. kluyveri and P. tsukubaensis, respectively. A sequential strategy of two experimental designs was used to optimize GOS yield and under the validated conditions the transgalactosylation activity of P. tsukubaensis resulted in 28.35% (w/w) of GOS yield at 24h, with a production of 73.71 g/L and approximately 50% of lactose hydrolysis, from 26% (w/v) initial lactose concentration. An associated process for biosurfactant/biomass for GOS synthesis from lactose was subsequently proposed. Biosurfactant synthesis by P. tsukubaensis on cassava wastewater was optimized using experimental design on the response of surface tension and biomass concentration. The minimum surface tension and maximum biomass concentration predicted and experimentally confirmed were 26.87 mN/m and 10.50 g/L, respectively. The transgalactosylation activity of P. tsukubaensis biomass at optimized conditions from 40% (w/v) lactose resulted in a GOS production of 73.12 g/L and a yield of 18.28% (w/w) in 24 hours