{"id":{"repo_id":"minho-thes","oai_identifier":"oai:repositorium.uminho.pt:1822/101351"},"canonical_url":"https://search.dev.ndltd.org/etd/minho-thes/oai:repositorium.uminho.pt:1822/101351","repository":{"repo_id":"minho-thes","name":"Universidade do Minho","base_url":"http://repositorium.sdum.uminho.pt/oai/request"},"display":{"title":"Enzymes for the degradation of mycotoxins","abstract":"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.","abstract_html":"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.","abstract_has_math":false,"creators":["Santos, Joana Rita Raimundo"],"institution":"Universidade do Minho","degree_name":"Doutoramento em Engenharia Química e Biológica","degree_level":null,"degree_discipline":null,"degree_department":null,"school":null,"contributors":[],"advisors":["Silva, Carla","Venâncio, Armando"],"committee_chairs":[],"committee_members":[],"year":2026,"date_issued":"2026-03-25","date_published":"2026-03-25","updated_at":"2026-08-21T16:46:39Z","subjects":["Biocatálise","Lipases","Ocratoxina A","Solventes verdes","Valorização agroindustrial","Agro-waste valorization","Biocatalysis","Green solvents","Ochratoxin A"],"languages":["eng"],"rights":["openAccess"],"rights_urls":["http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/"],"identifier_entries":[]},"links":{"outbound_url":"https://hdl.handle.net/1822/101351","outbound_label":"Handle","outbound_source":"dc:identifier.uri"},"source_record":{"url":"http://repositorium.sdum.uminho.pt/oai/request?verb=GetRecord&metadataPrefix=dim&identifier=oai%3Arepositorium.uminho.pt%3A1822%2F101351","prefix":"dim"},"metadata_groups":[{"id":"people","label":"People","entries":[{"key":"dc:contributor.advisor","label":"Advisor","values":["Silva, Carla","Venâncio, Armando"]},{"key":"dc:creator","label":"Author","values":["Santos, Joana Rita Raimundo"]}]},{"id":"academic_context","label":"Academic Context","entries":[{"key":"dc:date.accessioned","label":"Dc Date Accessioned","values":["2026-04-28T13:59:06Z"]},{"key":"dc:date.issued","label":"Date","values":["2026-03-25"]},{"key":"dc:relation","label":"Dc Relation","values":["Enzimas para a degradação de micotoxinas [UI/BD/152286/2021]","UI/BD/152286/2021"]},{"key":"dc:type","label":"Dc Type","values":["doctoralThesis"]},{"key":"thesis:degree_name","label":"Degree Name","values":["Doutoramento em Engenharia Química e Biológica"]},{"key":"thesis:institution_name","label":"Thesis Institution Name","values":["Universidade do Minho"]}]},{"id":"subjects_keywords","label":"Subjects and Keywords","entries":[{"key":"dc:subject","label":"Dc Subject","values":["Biocatálise","Lipases","Ocratoxina A","Solventes verdes","Valorização agroindustrial","Agro-waste valorization","Biocatalysis","Green solvents","Ochratoxin A"]}]},{"id":"language_rights","label":"Language and Rights","entries":[{"key":"dc:language.iso","label":"Language (ISO)","values":["eng"]},{"key":"dc:rights","label":"Dc Rights","values":["openAccess"]},{"key":"dc:rights.uri","label":"Rights URI","values":["http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/"]}]},{"id":"identifiers","label":"Identifiers","entries":[{"key":"dc:identifier.uri","label":"Identifier URI","values":["https://hdl.handle.net/1822/101351"]}]},{"id":"additional","label":"Additional Metadata","entries":[{"key":"dc:description.abstract","label":"Abstract","values":["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.","Growing concerns about food safety and sustainability have driven the development of green methods to mitigate mycotoxins and valorize agro-industrial by-products. Ochratoxin A (OTA) stands out due to its high toxicity and frequent occurrence in various foods and residues, including grape pomace. The main objective of this thesis was to develop enzymatic degradation strategies for mycotoxins while simultaneously promoting the valorization of by-products. Initially, several lipases were evaluated for the degradation of OTA and its dechlorinated form, ochratoxin B (OTB). Porcine pancreatic lipase (PPL) and Aspergillus niger lipase (ANL) were able to degrade both substrates, although with distinct catalytic efficiencies. Molecular modelling studies indicated that the chlorine atom in the structure of OTA promotes π–Cl interactions within the PPL active site, stabilizing the substrate or product and delaying its release. Subsequently, the effect of the solvent on the catalytic performance of PPL was investigated. Ultrapure water proved to be the most efficient medium, enabling 91% OTA degradation within 4 hours, whereas phosphate buffer resulted in only 12%. These findings motivated the use of green solvents, specifically deep eutectic solvents (DES). Six glycerol-based DES were prepared and characterized, demonstrating that water content modulates their physicochemical properties and enhances enzymatic activity. Among the tested formulations, the glycerol:glucose DES (1:1, 90% H2O) showed the best compatibility with the system, achieving more than 90% OTA degradation in vitro. The application of DES was then extended to grape pomace, enabling simultaneous extraction of phenolic compounds and mycotoxin degradation. Using the glycerol:glucose DES (1:1, 25% H2O) and after pH optimization, 67% OTA degradation was achieved in the extract while preserving the content of bioactive compounds. To improve the stability and reusability of PPL, the enzyme was immobilized on polyamide 6 microparticles, both synthesized and commercial, all of which displayed high immobilization efficiency. The immobilized PPL showed enhanced robustness and performance in grape pomace extracts, supporting multiple reuse cycles. Additionally, PPL PEGylation was carried out to further improve enzyme stability under adverse conditions. Overall, this thesis proposes an integrated, sustainable, and industrially relevant approach for OTA mitigation and agro-industrial residue valorization. By combining biocatalysis, green solvents, and strategies to enhance enzymatic performance, it provides meaningful contributions to the advancement of a circular bioeconomy."]},{"key":"dc:title","label":"Title","values":["Enzymes for the degradation of mycotoxins"]}]}],"canonical_facts":{"dc:contributor.advisor":["Silva, Carla","Venâncio, Armando"],"dc:creator":["Santos, Joana Rita Raimundo"],"dc:date.accessioned":["2026-04-28T13:59:06Z"],"dc:date.issued":["2026-03-25"],"dc:description.abstract":["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.","Growing concerns about food safety and sustainability have driven the development of green methods to mitigate mycotoxins and valorize agro-industrial by-products. Ochratoxin A (OTA) stands out due to its high toxicity and frequent occurrence in various foods and residues, including grape pomace. The main objective of this thesis was to develop enzymatic degradation strategies for mycotoxins while simultaneously promoting the valorization of by-products. Initially, several lipases were evaluated for the degradation of OTA and its dechlorinated form, ochratoxin B (OTB). Porcine pancreatic lipase (PPL) and Aspergillus niger lipase (ANL) were able to degrade both substrates, although with distinct catalytic efficiencies. Molecular modelling studies indicated that the chlorine atom in the structure of OTA promotes π–Cl interactions within the PPL active site, stabilizing the substrate or product and delaying its release. Subsequently, the effect of the solvent on the catalytic performance of PPL was investigated. Ultrapure water proved to be the most efficient medium, enabling 91% OTA degradation within 4 hours, whereas phosphate buffer resulted in only 12%. These findings motivated the use of green solvents, specifically deep eutectic solvents (DES). Six glycerol-based DES were prepared and characterized, demonstrating that water content modulates their physicochemical properties and enhances enzymatic activity. Among the tested formulations, the glycerol:glucose DES (1:1, 90% H2O) showed the best compatibility with the system, achieving more than 90% OTA degradation in vitro. The application of DES was then extended to grape pomace, enabling simultaneous extraction of phenolic compounds and mycotoxin degradation. Using the glycerol:glucose DES (1:1, 25% H2O) and after pH optimization, 67% OTA degradation was achieved in the extract while preserving the content of bioactive compounds. To improve the stability and reusability of PPL, the enzyme was immobilized on polyamide 6 microparticles, both synthesized and commercial, all of which displayed high immobilization efficiency. The immobilized PPL showed enhanced robustness and performance in grape pomace extracts, supporting multiple reuse cycles. Additionally, PPL PEGylation was carried out to further improve enzyme stability under adverse conditions. Overall, this thesis proposes an integrated, sustainable, and industrially relevant approach for OTA mitigation and agro-industrial residue valorization. By combining biocatalysis, green solvents, and strategies to enhance enzymatic performance, it provides meaningful contributions to the advancement of a circular bioeconomy."],"dc:identifier.uri":["https://hdl.handle.net/1822/101351"],"dc:language.iso":["eng"],"dc:relation":["Enzimas para a degradação de micotoxinas [UI/BD/152286/2021]","UI/BD/152286/2021"],"dc:rights":["openAccess"],"dc:rights.uri":["http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/"],"dc:subject":["Biocatálise","Lipases","Ocratoxina A","Solventes verdes","Valorização agroindustrial","Agro-waste valorization","Biocatalysis","Green solvents","Ochratoxin A"],"dc:title":["Enzymes for the degradation of mycotoxins"],"dc:type":["doctoralThesis"],"thesis:degree_name":["Doutoramento em Engenharia Química e Biológica"],"thesis:institution_name":["Universidade do Minho"]},"updated_at":"2026-08-21T16:46:39Z"}