Obtenção da enzima xilose redutase de Candida mogii e sua purificação em sistemas de duas fases aquosas

Orientadores : Telma Teixeira Franco, Ines Conceição RobertoTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuimicaResumo: A obtenção, extração e caracterização parcial da enzima xilose redutase (XR) presente no extrato celular da levedura Candida mogii NRRL Y-17032 cultivada em hidrolisado hemicelulósico de palha de arroz foram estudadas neste trabalho. A concentração de hidrolisado no meio de cultivo para a produção da XR foi avaliada, e os maiores valores de produção e produtividade específica (35 U/g de célula e 0,97 U/[g de célula. h], respectivamente) foram obtidos em fermentações empregando meio contendo 49,2 g xilose/l. As condições para atividade ótima da XR in vitro foram estudadas e a máxima atividade volumétrica (0,54 U/ml) foi obtida empregando pH de 6,5 e 38°C. No estudo da estabilidade, a atividade da XR permaneceu constante por 3 horas às temperaturas de 4 e 38°C, e por 4 meses sob congelamento a -18 oCo Os parâmetros cinéticos determinados para a XR foram Vmax = 0,485 U/ml e Km = 63 mM para a xilose e Vmax = 0,390 U/ml e Km = 0,032 mM para o cofator NADPH. Para o rompimento celular de C. mogii por agitação com esferas de vidro, a maior atividade volumétrica (0,683 U/ml) foi encontrada empregando esferas de 300 µm de diâmetro, concentração celular de 45 g/l e 50 ciclos de agitação. No estudo para extração da XR em sistemas de duas fases aquosas, modelos matemáticos foram previstos para o fator de purificação e o percentual de recuperação (rendimento) na fase superior, e os valores máximos previstos por estes modelos foram 1,59 e 105,8, respectivamenteAbstract: The obtainment, extraction and partial characterization of the enzyme xylose reductase (XR) present in cell extract of the yeast Candida mogii NRRL Y-17032 cultivated in rice straw hemicellulosic hydrolysate were studied in this work. The XR production was evaluated by varying the concentration of hydrolysate in the growth medium, and the highest values of production and specific productivity (35 U/g of cell and 0.97 U/[g of cell.h], respectively) were obtained in fermentations employing medium containing 49.2 9 xylose/l. The conditions for in vitro optimal XR activity were studied and the maximum volumetric activity (0.54 U/ml) was obtained employing pH 6.5 and 38°C. In the study of the stability, XR activity remained constant for 3 hours at temperatures of 4 and 38°C, and for 4 months at -18°C. The kinetic parameters determined for XR were Vmax = 0.485 U/ml and Km = 63 mM for xylose and Vmax = 0.390 U/ml and Km = 0.032 mM for the cofactor NADPH. For the disruption of C. mogii cells by mechanical agitation with glass beads, the highest volumetric activity (0.683 U/ml) was found employing 300 µm diameter beads, cell concentration of 45 g/l and 50 cycles of agitation. In the study for XR extraction in aqueous two-phase systems, mathematical models were predicted for the purification factor and percent recovery (yield) on top phase, and the maximum values predicted by these models were 1.59 and 105.8, respectivelyDoutoradoDesenvolvimento de Processos QuímicosDoutor em Engenharia Químic