Inmovilización y estabilización de endoxilanasas de trichoderma reesei. Producción de xilo-oligosacaridos por hidrolisis enzimática de xilano

Resumen

Las xilanasas son glucosidasas que catalizan la hidrólisis de los enlaces 1,4-β-glucosídicos (endo-1,4-β-xilanasa) del xilano y que poseen potencial biotecnológico en varios procesos industriales. Recientemente, han tomado especial relevancia debido a su uso para la producción de los xilo-oligosacáridos (XOS) como ingredientes prebióticos. A pesar de que poseen varias ventajas sobre los métodos químicos, su empleo en la industria generalmente es limitado debido principalmente a dos factores: su dificultad de ser reciclado y su limitada estabilidad operacional. La inmovilización en soportes sólidos tal vez sea la estrategia preferida y más utilizada para solventar dichas limitaciones. Mejorar las propiedades catalíticas de las enzimas, modificando física o químicamente su superficie después del proceso de inmovilización (post-inmovilización), es una forma de optimizar el biocatalizador inmovilizado y tiene un enorme potencial. Así, el objetivo principal de la presente Tesis Doctoral fue el diseño de biocatalizadores muy eficientes de xilanasas para optimizar la producción de xilo-oligosacáridos. Las enzimas D333MDP y Bioxilanasa fueron inmovilizadas por unión covalente multipuntual en condiciones alcalinas, resultando en derivados con 0,718 y 7,83 mg de proteína/g soporte, respectivamente. La Bioxilanasa también fue inmovilizada en un soporte de bajo costo, resultando en un derivado con 7.65 mg de proteína/g soporte. Modificaciones físico-químicas con polímeros viscosos fueron realizadas en los derivados, logrando biocatalizadores hasta 380 veces más estables que las enzimas solubles. Los biocatalizadores modificados mostraron una mayor eficiencia en la reacción de hidrólisis de xilano presente en la madera de haya y xilano de maíz, resultando reacciones hasta 5 veces más rápidas y más eficientes en producción de XOS que con los biocatalizadores inmovilizados no modificados, logrando realizar seguidos ciclos de reacción de hidrólisis de xilano, alcanzando 90-100% de conversión a pH 5,5, 50º C en solamente 3 horas. Las enzimas estudiadas fueron inmovilizadas y estabilizadas con éxito, generando catalizadores propicios para la economía, con un alto grado de eficiencia y con una producción sostenible de xilo-oligosacáridos. Fue posible obtener un biocatalizador capaz de ser estable y reutilizable en las reacciones de hidrólisis de xilano, manteniendo la misma eficacia de la reacción inicial en las reacciones siguientes.