Conversión enzimática de hemicelulosas en xilooligosacáridos con potencial prebiótico

Autores
Romano, Carla; Raimondo, Enzo Emanuel; Hero, Johan Sebastian; Arnau, Victor Gonzalo; Pisa, José Horacio; Martinez, Maria Alejandra
Año de publicación
2025
Idioma
español castellano
Tipo de recurso
documento de conferencia
Estado
versión publicada
Descripción
La obtención de xilooligosacáridos (XOS) por hidrólisis enzimática a partir de residuos agroindustriales ricos en carbohidratos es una estrategia prometedora para agregar valor y fortalecer economías circulares. En estudios previos hemos demostrado, mediante ensayos fisiológicos y proteómicos, el efecto prebiótico de estos hidrolizados enzimáticos sobre microorganismos probióticos como Lactiplantibacillus plantarum ATCC 14917 y Bifidobacterium animalis subsp. lactis BB-12®. Esta investigación busca optimizar la producción enzimática de XOS a partir de fracciones de hemicelulosa extraídas de cáscara de arroz (HF-RH), empleando dos xilanasas recombinantes de Cohnella sp. AR92: una glicósido-hidrolasa de la familia 10 (GH10) y otra de la familia 11 (GH11). Se evaluó la producción de XOS en mezclas de reacción enzimática conteniendo 1 % (p/v) de sustrato (HF-RH), durante 8 h, bajo cinco condiciones: (1) sólo GH10 (4 UI/mL); (2) sólo GH11 (4 UI/mL); (3) GH10 y GH11 (2 UI/mL de cada una) agregadas simultáneamente; (4) GH10 (2 UI/mL) agregada al inicio de la reacción y GH11 (2 UI/mL) adicionada a las 4 h; y (5) GH11 (2 UI/mL) agregada al inicio de la reacción y GH10 (2 UI/mL) adicionada a las 4 h. Posteriormente, mediante un diseño factorial completo de dos niveles con 2 puntos centrales, realizado con el software Minitab® 17.1.0, se optimizó el tiempo de reacción, la concentración de sustrato y la proporción enzimática. Los XOS obtenidos fueron analizados mediante cromatografía de capa fina (TLC) y cuantificados por cromatografía líquida de alta performance (HPLC). Los resultados indicaron que la combinación de ambas enzimas incrementó significativamente la producción de XOS y la conversión del sustrato en comparación con el uso individual de cada enzima, evidenciando un efecto sinérgico. Además, el perfil de XOS varió según la enzima utilizada: GH10 produjo mayoritariamente xilobiosa (44 %), seguida de xilotriosa (23 %), mientras que GH11 generó una distribución más homogénea de XOS, destacando xilotriosa (30 %), xilobiosa (20 %) y xilotetraosa (18 %). Las combinaciones enzimáticas resultaron en perfiles similares, con xilobiosa (30-33 %), xilotriosa (21-23 %) y xilotetraosa (17-18 %) como principales productos. No se observaron diferencias significativas entre las tres estrategias combinadas, aunque la modalidad simultánea mostró el mejor rendimiento, por lo que se seleccionó para estudios posteriores. El diseño factorial determinó que las condiciones óptimas para maximizar la producción de XOS fueron 5 h de reacción, 1,1 %(p/v) de sustrato y 2 UI/mL de cada enzima, obteniendo 8,51 ± 0,69 mM de XOS totales con una conversión del 32,42 ± 1,77 %. En esta condición, menos del 10 % de los XOS correspondieron a xilosa, lo que respalda la aplicación de estos hidrolizados enzimáticos de cáscara de arroz como fuente de oligosacáridos prebióticos, contribuyendo al aprovechamiento sustentable de residuos agroindustriales.
Fil: Romano, Carla. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiológicos; Argentina
Fil: Raimondo, Enzo Emanuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiológicos; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Bioquímica, Química y Farmacia; Argentina
Fil: Hero, Johan Sebastian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiológicos; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Instituto Superior de Investigaciones Biológicas. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto Superior de Investigaciones Biológicas; Argentina
Fil: Arnau, Victor Gonzalo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiológicos; Argentina
Fil: Pisa, José Horacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiológicos; Argentina. Universidad San Pablo Tucumán; Argentina
Fil: Martinez, Maria Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiológicos; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología; Argentina
II Congreso Nacional de Alimentos, Salud y Ambiente; I Congreso Internacional
Cordoba
Argentina
Colegio de Licenciados y Técnicos en Química e Industrias de la Alimentación de la Provincia de Córdoba
Materia
LIGNOCELULOSA
ENZIMA
CARBOHIDRATOS
PREBIOTICOS
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
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Repositorio
CONICET Digital (CONICET)
Institución
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Los resultados indicaron que la combinación de ambas enzimas incrementó significativamente la producción de XOS y la conversión del sustrato en comparación con el uso individual de cada enzima, evidenciando un efecto sinérgico. Además, el perfil de XOS varió según la enzima utilizada: GH10 produjo mayoritariamente xilobiosa (44 %), seguida de xilotriosa (23 %), mientras que GH11 generó una distribución más homogénea de XOS, destacando xilotriosa (30 %), xilobiosa (20 %) y xilotetraosa (18 %). Las combinaciones enzimáticas resultaron en perfiles similares, con xilobiosa (30-33 %), xilotriosa (21-23 %) y xilotetraosa (17-18 %) como principales productos. No se observaron diferencias significativas entre las tres estrategias combinadas, aunque la modalidad simultánea mostró el mejor rendimiento, por lo que se seleccionó para estudios posteriores. El diseño factorial determinó que las condiciones óptimas para maximizar la producción de XOS fueron 5 h de reacción, 1,1 %(p/v) de sustrato y 2 UI/mL de cada enzima, obteniendo 8,51 ± 0,69 mM de XOS totales con una conversión del 32,42 ± 1,77 %. En esta condición, menos del 10 % de los XOS correspondieron a xilosa, lo que respalda la aplicación de estos hidrolizados enzimáticos de cáscara de arroz como fuente de oligosacáridos prebióticos, contribuyendo al aprovechamiento sustentable de residuos agroindustriales.Fil: Romano, Carla. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiológicos; ArgentinaFil: Raimondo, Enzo Emanuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiológicos; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. 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Fil: Arnau, Victor Gonzalo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiológicos; Argentina
Fil: Pisa, José Horacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiológicos; Argentina. Universidad San Pablo Tucumán; Argentina
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