Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11422/28993

Type: Tese
Title: Elucidação estrutural da manana cristalina isolada do endosperma de sementes de açaí (Euterpe oleracea mart.)
Author(s)/Inventor(s): Miguez, Ingrid Santos
Advisor: Silva, Ayla Sant’Ana da
Abstract: As sementes de açaí (E. oleracea Mart.) são resíduos da produção da polpa que contêm até 50% de manana em sua massa seca total. A despolimerização de manana libera manose e manano-oligossacarídeos. No entanto, a semente de açaí é recalcitrante à desconstrução por ação enzimática. Compreender a estrutura desse polissacarídeo pode ajudar a identificar as limitações de seu processamento visando aumentar a eficiência da bioconversão. Para isso, uma fração insolúvel foi isolada das sementes e avaliada por ressonância magnética nuclear (RMN) em solução. Os espectros 1H/13C de HSQC foram atribuídos a uma β-D-manana, e os espectros de 1H/13C HMBC confirmaram a presença de ligação glicosídica β(1→4) entre as unidades Manp por meio dos picos cruzados a 4,73/78,0 ppm (H-1/C-4) e 3,88/101,8 ppm (H-4/C-1). Todavia, devido à dificuldade de solubilizar a amostra, a fração isolada também foi avaliada por RMN de sólidos. Os resultados confirmaram ser uma manana linear, notando ainda a presença de polimorfos cristalinos I e II a partir da detecção dos sinais correspondentes ao carbono 5 de ambas as formas em 70,2 e 70,9 ppm, respectivamente. A avaliação da cristalinidade dessa fração por difração de raios-X (DRX) teve picos de intensidade 2θ igual a 16°, 18°, 20°, 24° e 26°, que correspondem aos planos 110, 111, 200, 210, 211, respectivamente. Este perfil é semelhante a uma forma cristalina de manana tipo I, predominante na amostra. No entanto, o perfil de DRX também revelou um pico em 22,5° característico do plano cristalino 200 de celulose Iβ, indicando uma possível contaminação da amostra. A contaminação foi corroborada pelo comportamento de degradação térmica da amostra e pela análise composicional, que indicou a relação de 78:19:2 entre man:glc:gal. Assim, a amostra foi reavaliada por RMN em solução equipado com criosonda, visando aumentar a sensibilidade do método. Entretanto, não possível notar o sinal de 1H/13C referente ao anomérico do resíduo Gal-(1→ sendo necessário a otimização do método para confirmar a ramificação da cadeia. Para superar os problemas de contaminação, a manana das sementes de açaí também foi analisada in situ, por imunolocalização. A análise permitiu não só identificar a concentração de manana linear na parede celular do endosperma maduro, como também permitiu monitorar a transformação de galactomanana em manana linear ao longo do desenvolvimento do fruto. Assim, a identificação da estrutura de manana em semente de açaí foi realizada pela primeira vez. Os resultados obtidos podem direcionar estratégias para reduzir a cristalinidade da manana e seleção de enzimas mais adequadas para a hidrólise dessa biomassa recalcitrante.
Abstract: Açaí seeds (E. oleracea Mart.) are a byproduct of pulp production, with 50% of their total dry weight consisting of mannan. The depolymerization of mannan releases mannose and mannan-oligosaccharides. However, açaí seeds are recalcitrant to deconstruction by enzymatic action. Understanding the structure of this polysaccharide can help identify the limitations of its processing, with the aim of increasing the efficiency of bioconversion. For this purpose, an insoluble fraction was isolated from the seeds and evaluated by solution nuclear magnetic resonance (NMR). The 1H/13C HSQC spectra were attributed to a β-Dmannan, and the 1H/13C HMBC spectra confirmed the presence of a β(1→4) glycosidic linkage between the Manp units through cross-peaks at 4.73/78.0 ppm (H-1/C-4) and 3.88/101.8 ppm (H-4/C-1). However, due to the difficulty of solubilizing the sample, the isolated fraction was also evaluated by solid-state NMR. The results confirmed it to be a linear mannan, with the presence of crystalline polymorphs I and II, detected by signals corresponding to carbon 5 of both forms at 70.2 and 70.9 ppm, respectively. The crystallinity of this fraction was assessed by X-ray diffraction (XRD), which showed peaks at 2θ values of 16°, 18°, 20°, 24°, and 26°, corresponding to planes 110, 111, 200, 210, and 211, respectively. This profile is similar to that of a crystalline form of type I mannan, which predominated in the sample. However, the XRD profile also revealed a peak at 22.5°, characteristic of the 200 crystalline plane of cellulose Iβ, indicating possible sample contamination. The contamination was corroborated by the thermal degradation behavior of the sample and compositional analysis, which indicated a 78:19:2 ratio of Man:Glc:Gal. Consequently, the sample was reevaluated using solution NMR equipped with a cryoprobe to increase the sensitivity of the method. However, it was not possible to observe the 1H/13C signal corresponding to the anomeric position of the Gal-(1→ residue, making further optimization of the method necessary to confirm the chain branching. To overcome contamination issues, the mannan from açaí seeds was also analyzed in situ through immunolocalization. The analysis not only allowed for the identification of linear mannan in the mature endosperm cell wall but also enabled the monitoring of the transformation of galactomannan into linear mannan throughout fruit development. Thus, the structure of mannan in açaí seeds was identified for the first time. The results obtained can guide strategies to reduce the crystallinity of mannan and select more suitable enzymes for the hydrolysis of this recalcitrant biomass.
Keywords: Semente de açaí
Euterpe oleracea Mart.
Ressonância Magnética Nuclear
Subject CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA
Program: Programa de Pós-Graduação em Bioquímica
Production unit: Instituto de Química
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: 5-Sep-2024
Publisher country: Brasil
Language: por
Right access: Acesso Aberto
Citation: MIGUEZ, Ingrid Santos. Elucidação estrutural da manana cristalina isolada do endosperma de sementes de açaí (Euterpe oleracea mart.). 2024. 132 f. Tese (Doutorado) - Curso de Química, Instituto de Química, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2024.
Appears in Collections:Bioquímica

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
ISMiguez.pdf2.84 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.