Optimización de la producción de compuestos nutracéuticos a partir de subproductos agrícolas empleando enzimas bacterianas

ONTAÑON, O.M.; JULIANA TOPALIAN; NAVAS, LAURA; GÓMEZ, LEONARDO; CAMPOS, ELEONORA

Buenos Aires

Simposio; Biotecnología para un mundo en cambio; 2023

REDBIO

Los suplementos dietarios con impacto positivo sobre la salud se denominan nutracéuticos. Por ejemplo, la xilosa (X) y los xilooligosacáridos (XOS) derivados de la biomasa vegetal no comestible, que tienen elevado potencial como endulzantes de bajas calorías y prebióticos, respectivamente. Las xilanasas son enzimas capaces de generar esos compuestos a partir de xilano, la hemicelulosa más abundante y diversa de las plantas terrestres.Cellulomonas sp. B6 es un microorganismo nativo de Misiones con actividad xilanasa. Sus extractos extracelulares (EE), cuando se utiliza lignocelulosa como sustrato de crecimiento, contienen múltiples glicosilhidrolasas (GH) de las cuales ocho son xilanasas, en diferente proporción relativa. Dichos EE tienen potencial para deconstruir subproductos agrícolas en X y XOS, pero su eficiencia y especificidad son limitadas. El uso de xilanasas recombinantes permitiría incrementar el rendimiento de esos productos.El objetivo de este trabajo fue caracterizar la actividad de cinco xilanasas recombinantes de B6 pertenecientes a las familias GH10 (rCsXyn10A, B, C y D) y GH11 (rCsXyn11). Estas enzimas fueron seleccionadas en base a resultados previos, considerando características de su estructura y a su abundancia relativa en EE.Todas las enzimas fueron activas sobre los dos tipos más comunes de xilano (glucurono y arabinoxilanos comerciales), aunque sus condiciones óptimas de reacción y sus productos de hidrólisis fueron diversos. Por ejemplo, rCsXyn10A fue la de mayor eficiencia catalítica, rCsXyn10B la más termotolerante y rCsXyn11 la única que generó XOS libres de X. En función de la enzima y el sustrato utilizado, las xilanasas produjeron diferentes perfiles de X, XOS, Arabino-XOS (AXOS) y/o gucurono-XOS (GXOS), cuya identidad y concentración se determinó mediante cromatografía y espectrometría de masas. rCsXyn10A y C presentan un perfil de AXOS/GXOS diferente a B y D, a pesar de pertenecer a la misma familia de GH. Todas las enzimas hidrolizaron residuos agrícolas con perfiles similares a los obtenidos desde xilanos comerciales. El tiempo de reacción y carga enzimática afectaron el rendimiento de las reacciones de hidrólisis. En general, el incremento en la dosis de rCsXyn10A, B, C y D y el tiempo de reacción causó la acumulación de X y XOS de bajo grado de polimerización. En cuanto a rCsXyn11, se necesitó mayor cantidad de enzima para convertir el xilano a XOS cortos libres de X. Las diferencias catalíticas descriptas en este trabajo podrían explicar el aporte de las diferentes xilanasas a la capacidad de B6 para deconstruir biomasa. En cuanto a su utilización en bioprocesos, las rCsXyn10 son útiles para generar X fermentable bajo diferentes condiciones de reacción, mientras rCsXyn11 podría aplicarse para la producción de XOS prebióticos. Su elevada eficiencia y selectividad por xilano son ventajas prácticas para la producción de nutracéuticos con respecto a los extractos bacterianos.