Enzymes for the degradation of mycotoxins

A crescente preocupação com a segurança alimentar e a sustentabilidade tem impulsionado o desenvolvimento de métodos verdes para mitigar micotoxinas e valorizar subprodutos agroindustriais. A ocratoxina A (OTA) destaca-se pela elevada toxicidade e presença em diversos alimentos e resíduos, como o bagaço de uva. Esta tese teve como objetivo principal desenvolver estratégias de degradação enzimática de micotoxinas aliadas à valorização de subprodutos. Inicialmente, foram estudadas várias lipases para a degradação da OTA e da sua forma desclorada, a ocratoxina B (OTB). A lipase pancreática porcina (PPL) e a lipase proveniente de Aspergillus niger (ANL) mostraram capacidade para degradar ambos os substratos, embora com eficiências catalíticas distintas. Estudos de modelação molecular indicaram que o átomo de cloro presente na estrutura da OTA promove interações π–Cl no sítio ativo da PPL, estabilizando o substrato ou produto e atrasando a sua libertação. Investigou-se, posteriormente, o efeito do solvente no desempenho catalítico da PPL. A água ultrapura mostrou-se o meio mais eficiente, possibilitando 91% de degradação em 4 horas, enquanto o tampão fosfato resultou em apenas 12%. Estes resultados motivaram o uso de solventes verdes, nomeadamente misturas eutécticas profundas (DES). Foram preparados e caracterizados seis DES à base de glicerol, verificando-se que a adição de água modula as suas propriedades físico-químicas e favorece a atividade enzimática. Entre as formulações testadas, o DES glicerol:glucose (1:1, 90% H2O) apresentou a maior compatibilidade com o sistema, alcançando mais de 90% de degradação de OTA in vitro. A aplicação dos DES foi posteriormente estendida ao bagaço de uva, permitindo simultaneamente a extração de compostos fenólicos e a degradação da micotoxina. Utilizando o DES glicerol:glucose (1:1, 25% H2O) e após otimização do pH, foi possível atingir 67% de degradação da OTA no extrato, preservando o teor de compostos bioativos. De modo a melhorar a estabilidade e reutilização da enzima PPL, esta foi imobilizada em micropartículas de poliamida 6, sintetizadas ou comerciais, todas apresentando elevada eficiência de imobilização. A PPL imobilizada revelou maior robustez e desempenho no extrato de bagaço, possibilitando vários ciclos de reutilização. Complementarmente, realizou-se o processo de PEGuilação da PPL com o objetivo de aprimorar a sua estabilidade em condições adversa. Esta tese propõe assim uma abordagem integrada, sustentável e industrialmente promissora para a mitigação da OTA e valorização de resíduos agroindustriais, combinando biocatálise, solventes verdes e abordagens de otimização enzimática, contribuindo significativamente para o avanço da bioeconomia circular.

Name thesis:degree_name

Doutoramento em Engenharia Química e Biológica

Grantor

Universidade do Minho

Year dc:date.issued

2026

Author dc:creator

• Santos, Joana Rita Raimundo

Advisors dc:contributor.advisor

• Silva, Carla
• Venâncio, Armando

• Biocatálise
• Lipases
• Ocratoxina A
• Solventes verdes
• Valorização agroindustrial
• Agro-waste valorization
• Biocatalysis
• Green solvents
• Ochratoxin A

Statement dc:rights

• openAccess

Licence dc:rights.uri

• http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/

Language dc:language.iso

eng

Handle dc:identifier.uri

https://hdl.handle.net/1822/101351

OAI record oai:identifier

http://repositorium.sdum.uminho.pt/oai/request?verb=GetRecord&metadataPrefix=dim&identifier=oai%3Arepositorium.uminho.pt%3A1822%2F101351