Publicação
Biological production and characterization of xylooligosaccharides obtained from agro-residues
| Resumo: | Os pré-bióticos são compostos interessantes capazes de modular a microbiota intestinal, através da indução do crescimento ou da atividade de bactérias benéficas no trato gastrointestinal, enquanto as patogénicas são inibidas. Vários hidratos de carbono têm sido considerados pré-bióticos, incluindo os xilooligossacáridos (XOS). Estes são os únicos pré-bióticos que podem ser produzidos a partir de biomassa lignocelulósica. De facto, os XOS podem ser produzidos a partir de resíduos agrícolas, o que é encorajador para as indústrias de ingredientes alimentares, uma vez que estas matérias-primas são baratas, abundantes e renováveis por natureza. Em particular, a agroindústria do café gera milhões de toneladas de resíduos sólidos por ano em todo o mundo, nomeadamente a película de café (CSS). Neste trabalho, foi avaliado o potencial de produção microbiana de XOS a partir de CSS e pellets de CSS (CP), utilizando fermentação direta e um Bacillus subtilis recombinante, que contém o gene da xilanase (xyn2) de Trichoderma reesei (B. subtilis_xyn2). O CP apresentou o maior potencial para a produção de XOS através da fermentação direta com esterilização por autoclave. Após a otimização do processo, o maior rendimento em açúcares redutores (YRS) foi 63 ± 3 mg. g-1 às 8 h, 45 °C, pH 7.0 e 10 g.L-1 de açúcares. XOS com o grau de polimerização (DP) superior a 6 foram obtidos. Estudos in vitro com inóculos fecais humanos foram realizados para avaliar e comparar o potencial efeito pré-biótico da oligofrutose comercial (CO) e dos XOS produzido através da fermentação direta de CP. A suplementação com CO (10 g.L-1 ) e mistura de XOS (10 g.L-1 ) aumentou a produção de ácidos gordos de cadeia curta (SCFAs) comparativamente ao branco. A oligofrutose comercial levou à maior produção de lactato (28.0 ± 0.1 mM), acetato (28 ± 1 mM) e propionato (8.80 ± 0.08 mM), enquanto o XOS levou à produção máxima de n-butirato (5.20 ± 0.05 mM). A mistura de XOS também resultou na maior produção de CO2 (5.20 ± 0.05 mM). O aumento considerável da produção de CO2 e SCFAs, aliado à redução da concentração de amónio e do pH, indica que os XOS aqui obtidos têm potenciais propriedades funcionais para a saúde humana. Os resultados obtidos provam que a fermentação direta é uma estratégia promissora e vantajosa para a produção de XOS através da CP. Este trabalho fornece informações importantes para novas abordagens de integração de bioprocessos utilizando agro-resíduos para reduzir os custos de produção e está indubitavelmente em consonância com o conceito de economia circular. |
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| Autores principais: | Fernandes, Andreia Rafaela Sá |
| Assunto: | Xilooligossacáridos Prebióticos Xilanase B. subtilis_xyn2 Fermentação direta Xylooligosaccharides Prebiotics Direct fermentation |
| Ano: | 2024 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade do Minho |
| Idioma: | inglês |
| Origem: | RepositóriUM - Universidade do Minho |
| Resumo: | Os pré-bióticos são compostos interessantes capazes de modular a microbiota intestinal, através da indução do crescimento ou da atividade de bactérias benéficas no trato gastrointestinal, enquanto as patogénicas são inibidas. Vários hidratos de carbono têm sido considerados pré-bióticos, incluindo os xilooligossacáridos (XOS). Estes são os únicos pré-bióticos que podem ser produzidos a partir de biomassa lignocelulósica. De facto, os XOS podem ser produzidos a partir de resíduos agrícolas, o que é encorajador para as indústrias de ingredientes alimentares, uma vez que estas matérias-primas são baratas, abundantes e renováveis por natureza. Em particular, a agroindústria do café gera milhões de toneladas de resíduos sólidos por ano em todo o mundo, nomeadamente a película de café (CSS). Neste trabalho, foi avaliado o potencial de produção microbiana de XOS a partir de CSS e pellets de CSS (CP), utilizando fermentação direta e um Bacillus subtilis recombinante, que contém o gene da xilanase (xyn2) de Trichoderma reesei (B. subtilis_xyn2). O CP apresentou o maior potencial para a produção de XOS através da fermentação direta com esterilização por autoclave. Após a otimização do processo, o maior rendimento em açúcares redutores (YRS) foi 63 ± 3 mg. g-1 às 8 h, 45 °C, pH 7.0 e 10 g.L-1 de açúcares. XOS com o grau de polimerização (DP) superior a 6 foram obtidos. Estudos in vitro com inóculos fecais humanos foram realizados para avaliar e comparar o potencial efeito pré-biótico da oligofrutose comercial (CO) e dos XOS produzido através da fermentação direta de CP. A suplementação com CO (10 g.L-1 ) e mistura de XOS (10 g.L-1 ) aumentou a produção de ácidos gordos de cadeia curta (SCFAs) comparativamente ao branco. A oligofrutose comercial levou à maior produção de lactato (28.0 ± 0.1 mM), acetato (28 ± 1 mM) e propionato (8.80 ± 0.08 mM), enquanto o XOS levou à produção máxima de n-butirato (5.20 ± 0.05 mM). A mistura de XOS também resultou na maior produção de CO2 (5.20 ± 0.05 mM). O aumento considerável da produção de CO2 e SCFAs, aliado à redução da concentração de amónio e do pH, indica que os XOS aqui obtidos têm potenciais propriedades funcionais para a saúde humana. Os resultados obtidos provam que a fermentação direta é uma estratégia promissora e vantajosa para a produção de XOS através da CP. Este trabalho fornece informações importantes para novas abordagens de integração de bioprocessos utilizando agro-resíduos para reduzir os custos de produção e está indubitavelmente em consonância com o conceito de economia circular. |
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