Στοχευμένη ενζυμική υδρόλυση υποκατεστημένης ξυλάνης για εφαρμογή στη βιομηχανία ζωοτροφών

Ρώτα, Μαριέττα; Rota, Marietta

dc.contributor.author	Ρώτα, Μαριέττα	el
dc.contributor.author	Rota, Marietta	en
dc.date.accessioned	2023-01-24T07:48:45Z
dc.date.available	2023-01-24T07:48:45Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/56849
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.24547
dc.rights	Default License
dc.subject	Λιγνονοκυτταρινούχος βιομάζα	el
dc.subject	Πίτυρο καλαμποκιού	el
dc.subject	Ημικυτταρίνη	el
dc.subject	Ημικυτταρινάσες	el
dc.subject	Ξυλοολιγοσακχαρίτες	el
dc.subject	Φερουλικό οξύ	el
dc.subject	Ignocellulosic biomass	en
dc.subject	Corn bran	en
dc.subject	Hemicellulose	en
dc.subject	Hemicellulases	en
dc.subject	Xylo-oligosaccharides	en
dc.subject	Ferulic acid	en
dc.title	Στοχευμένη ενζυμική υδρόλυση υποκατεστημένης ξυλάνης για εφαρμογή στη βιομηχανία ζωοτροφών	el
dc.title	Targeted enzymatic hydrolysis of substituted xylan for application in the feed industry	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Βιοτεχνολογία	el
heal.classification	Biotechnology	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2022-09-30
heal.abstract	Ένα σύγχρονο ζήτημα που απασχολεί τη βιομηχανία ζωοτροφών είναι η αύξηση της θρεπτικής αξίας των προϊόντων της, ενισχύοντας έτσι την αποτελεσματικότητα της πέψης κατά την κατανάλωσή τους από τα ζώα. Αυτό επιτυγχάνεται κυρίως με τη χρήση ενζύμων, τα οποία δρουν στα συστατικά της ζωοτροφής και τα αποικοδομούν σε χρήσιμα και θρεπτικά προϊόντα για τον οργανισμό των ζώων. Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η εύρεση ενός αποτελεσματικού τρόπου ενζυμικής υδρόλυσης του πιο διαδεδομένου συστατικού των ζωοτροφών που δεν είναι άλλο από το πίτυρο καλαμποκιού, εφαρμόζοντας τις ηπιότερες δυνατές και περιβαλλοντικά πιο φιλικές μεθόδους προκατεργασίας. Πιο συγκεκριμένα, η έρευνα εστιάζει στο κλάσμα ημικυτταρίνης που εξαιτίας της περιπλοκότητας της δομής του, είναι το λιγότερο μελετημένο υπόστρωμα, δίνοντας έμφαση στους ξυλοολιγοσακχαρίτες με πρεβιοτική δράση και στα φερουλικά οξέα με αντιοξειδωτικές ιδιότητες που προκύπτουν ως βασικά προϊόντα της υδρόλυσης. Στο πλαίσιο αυτό, μελετήθηκε η δράση των ενζύμων στην απαμυλωμένη και κατά τα άλλα ακατέργαστη βιομάζα, καθώς επίσης και στην προκατεργασμένη βιομάζα. Η προκατεργασία της βιομάζας πραγματοποιήθηκε είτε ενζυμικά, με τη χρήση μίας ξυλανάσης της οικογενειας GH11, είτε χημικά, με χρήση τριών διαφορετικών διαλυτών: 100% v/v νερό, 50% v/v αιθανόλη και 3% v/v οξικό οξύ, στους 121 oC με πίεση 0.1 MPa για 1 και 2 h. Αυτό που προέκυψε κατόπιν 6ωρων και 24ωρων ενζυμικών αντιδράσεων στους 40 oC είναι ότι, ενώ στην ακατέργαστη βιομάζα τα ένζυμα δεν κατάφεραν να εμφανίσουν σημαντική δράση και σχέσεις συνεργιτισμού, σταδιακά αυτό βελτιώθηκε και μάλιστα στη βιομάζα που κατεργάστηκε με 3% v/v οξικό οξύ για 2 h, τα ένζυμα κατάφεραν να πετύχουν τις υψηλότερες αποδόσεις τους, απελευθερώνοντας έως και 30% ξυλόζη και 61% φερουλικό οξύ, από την συνολική περιεκτικότητα της βιομάζας στα συστατικά αυτά. Τα ποσοστά αυτά είναι αποτέλεσμα κυρίως της δράσης δύο βασικών ενζύμων, της ξυλανάσης της οικογένειας GH11 (EI) και της εστεράσης του φερουλικού οξέος τύπου D (FaeC4), που εμφάνισαν αυξημένη ενεργότητα καθ’ όλη τη διάρκεια των πειραμάτων. H σπουδαιότητα του επιτεύγματος της εν λόγω προσπάθειας έγκειται στο γεγονός ότι οι αποδόσεις αυτές ανταγωνίζονται παρόμοια ποσοστά της παγκόσμιας επιστημονικής βιβλιογραφίας τα οποία επιτεύχθηκαν στο ίδιο υπόστρωμα, ωστόσο με πολύ εντονότερες και μη βιώσιμες συνθήκες προκατεργασίας, καθώς επίσης και με πλουσιότερους ενζυμικούς συνδυασμούς που περιλάμβαναν όλα τα πιθανά είδη ημικυτταρινασών.	el
heal.abstract	A contemporary issue that concerns the animal feed industry is to enhance the nutritive value of their products, thereby increasing the effectiveness of digestion. This is mainly achieved by the use of enzymes which degrade the feed components into useful and nutritional products The main purpose of this diploma thesis is to find an effective way to achieve the enzymatic hydrolysis of the most widely used component of feedstock, i.e., corn bran, by using the mildest and most environmentally friendly methods of pretreatment. More specifically, the research focuses on the hemicellulolytic fraction of corn bran, which is not well explored due to its recalcitrant nature, emphasizing on the prebiotic xylo-oligosaccharides and the antioxidant ferulic acids which are the main hydrolysis products. In this context, the activity of various xylanolytic enzymes was studied in destarched but untreated biomass, as well as in pretreated biomass. Pretreatment was performed either enzymatically, by a xylanase of the GH11 family, or chemically with the use of three different solvents: 100% v/v water, 50% v/v ethanol and 3% v/v acetic acid, at 121 oC and 0.1 MPa for 1 and 2 h. What emerged after the 6h and 24h enzyme incubations at 40 oC is that while the enzymes failed to show significant activity and synergism when acting upon the untreated biomass, gradually this improved and even in the pretreatment with 3% v/v acetic acid for 2 h, the enzymes were able to achieve their highest yields, releasing 30% xylose and 61% ferulic acid, of the total biomass content of these ingredients. These percentages are mainly a result of the action of two enzymes, a GH11 xylanase (EI) and a feruloyl esterase type D (FaeC4), which showed high activity during all experiments performed here. Τhe importance of this achievement lies in the fact that these yields rival similar rates as those found in the global scientific literature, achieved on the same substrate, but with much more intense and unsustainable pretreatment conditions, as well as with strong enzyme combinations involving all possible types of hemicellulases	en
heal.advisorName	Τόπακας, Ευάγγελος	el
heal.committeeMemberName	Τόπακας, Ευάγγελος	el
heal.committeeMemberName	Μαμμά, Διομή	el
heal.committeeMemberName	Μαρούλης, Ζαχαρίας	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Σύνθεσης και Ανάπτυξης Βιομηχανικών Διαδικασιών (IV). Εργαστήριο Βιοτεχνολογίας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	122 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false