Nova proposta de obtenção de xilose redutase da levedura Candida guilliermondii visando sua imobilização para a produção enzimática de xilitol

Resumo

O Xilitol é um açúcar-álcool com importantes propriedades que têm destaque nas indústrias alimentícia, odontológica e farmacêutica. É tradicionalmente produzido usando catalisador químico em um processo sob condições de elevada pressão e temperatura e com a necessidade de diversas etapas de purificação do hidrolisado hemicelulósico usado como matéria prima. Estas características aumentam o custo o processo, o que motivou a busca de uma rota alternativa. O uso da via biotecnológica pode representar menores custos de produção, uma vez que, neste caso, pode-se trabalhar sob condições amenas de pressão e temperatura e não há necessidade de purificação do hidrolisado. Entre as alternativas pesquisadas, a via fermentativa é a mais extensivamente estudada, tendo sido testados, nos últimos anos, diversas opções de processo e condições operacionais. A produção microbiológica, entretanto, resulta no inevitável desperdício de parte do substrato em diferentes rotas metabólicas, como a produção de biomassa e subprodutos diversos. Além disso, quando hidrolisados hemicelulósicos são utilizados como matéria-prima, baixos valores de produtividade ainda são obtidos, graças à presença de compostos tóxicos no meio de fermentação que inibem a atividade metabólica do microrganismo empregado. Uma alternativa interessante, que poderia resultar em rendimentos de xilitol mais próximos do estequiométrico, seria a via enzimática de produção. A produção enzimática deste poliálcool poderá resultar em um aumento substancial da produtividade, uma vez que não haverá a limitação das taxas de transferência de massa comum em processos microbianos. Uma alternativa que pode melhorar o desempenho da produção enzimática de xilitol seria a imobilização da enzima xilose redutase, uma vez que o sistema imobilizado poderá ser utilizado em processos contínuos de longa duração, além de outras vantagens propiciadas pela imobilização adequada da enzima. Neste contexto, o presente projeto tem como objetivo avaliar, utilizando planejamento experimental, uma nova proposta para obtenção de quantidades expressivas de xilose redutase por via microbiológica a partir da levedura Candida guilliermondii FTI 20037 em reator de mistura sob regime de batelada simples. Assim como, iniciar os estudos sobre imobilização em alginato de cálcio da enzima xilose redutase visando à produção enzimática de xilitol. Numa primeira etapa, a matéria-prima (hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar) será obtida e a produção da enzima será avaliada utilizando planejamento experimental. Em seguida o extrato enzimático será pré-purificado pela técnica de micelas reversas, sob condições previamente determinadas. Posteriormente será iniciado o estudo de imobilização da xilose redutase em alginato de cálcio, na qual pretende-se obter e caracterizar um sistema imobilizado com maior estabilidade. Este projeto dará apoio e subsídios as atividades desenvolvidas nos projetos FAPESP n°05/02866-9 e 05/02840-0, visando assim maior articulação das atividades. Com os resultados obtidos, espera-se o estabelecimento das bases de conhecimento necessárias para a futura viabilização de uma tecnologia nacional de produção enzimática de xilitol. (AU)