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Tesis doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Ciencias, Departamento de Química Física Aplicada . Fecha de lectura: 05-12-2017, Las xilanasas son glucosidasas que catalizan la hidrólisis de los enlaces 1,4-β-glucosídicos (endo-1,4-β-xilanasa) del xilano y que poseen potencial biotecnológico en varios procesos industriales. Recientemente, han tomado especial relevancia debido a su uso para la producción de los xilo-oligosacáridos (XOS) como ingredientes prebióticos. A pesar del uso de biocatalizadores poseer varias ventajas sobre los métodos químicos, su empleo generalmente es limitado para uso industrial debido principalmente a dos grandes factores: su dificultad de ser reciclado y su limitada estabilidad operacional. La inmovilización en soportes sólidos tal vez sea la estrategia preferida y más utilizada para solucionar las desventajas anteriores. Mejorar las propiedades catalíticas de las enzimas, modificando física o químicamente su superficie después del proceso de inmovilización (post-inmovilización), es una forma de optimizar el biocatalizador inmovilizado y tiene un enorme potencial. Así, el objetivo principal de la presente Tesis Doctoral fue el diseño de biocatalizadores muy eficientes de xilanasas para optimizar la producción de xilo-oligosacáridos. Las enzimas D333MDP y Bioxilanasa fueron inmovilizadas por unión covalente multipuntual en condiciones alcalinas, resultando en derivados con 0,718 y 7,83 mg de proteína/g soporte, respectivamente. La Bioxilanasa también fue inmovilizada en soporte de bajo costo, resultando en un derivado con 7.65 mg de proteína/g soporte. Modificaciones físico-químicas con polímeros viscosos fueron realizadas en los derivados, logrando biocatalizadores hasta 380 veces más estables que las enzimas solubles. Los biocatalizadores modificados mostraron una mayor eficiencia en la reacción de hidrólisis de xilano presente en la madera de haya y xilano de maíz, resultando reacciones hasta 5 veces más rápidas y más eficiente en producción de XOS que con los biocatalizadores inmovilizados no modificados, logrando realizar seguidos ciclos de reacción de hidrólisis de xilano, alcanzando 90-100% de conversión a pH 5 50º C. Las enzimas estudiadas fueron inmovilizadas y estabilizadas con éxito, generando catalizadores propicios para la economía, con un alto grado de eficiencia y con una producción sostenible de xilo-oligosacáridos en los diferentes sectores industriales. Fue posible obtener un biocatalizador capaz de ser estable y reutilizable en las reacciones de hidrólisis de xilano, manteniendo la misma eficiencia de la reacción inicial en las reacciones sub-siguientes, Xylanases are glucosidases that catalyze the hydrolysis of xylan 1,4- β-glucosidic bonds (endo-1,4-β-xylanase) and have a biotechnological potential in several industrial processes. They recently received attention for their role on the production of xylooligosaccharides (XOS) as prebiotic ingredients. Despite having several advantages over chemical methods, enzymes are generally limited on industrial applications due mainly to two major factors: their difficulty in being recycled and their limited operational stability. Immobilization on solid supports may be the preferred and most commonly used strategy to solve these disadvantages. Improving the catalytic properties of the enzymes, by physically or chemically modifying their surface after the immobilization process (post-immobilization), is a way to optimize the immobilized biocatalyst and has an enormous potential. Thus, the main objective of this Doctoral Thesis was the design of highly efficient xylanase biocatalysts to optimize the production of xylooligosaccharides. The enzymes D333MDP and Bioxilanase were immobilized by covalent multipunctual binding under alkaline conditions, resulting in derivatives with 0.718 and 7.83 mg of protein / support, respectively. BIO was also immobilized on low cost support, resulting in a derivative with 7.65 mg of protein / g support. Physicalchemical modifications with viscous polymers were carried out on the derivatives, achieving biocatalysts up to 380 times more stable than soluble enzymes. The modified biocatalysts showed a higher efficiency in the xylan hydrolysis reaction of beechwood and corn xylan, resulting in reactions up to 5 times faster and more efficient in the production of XOS than those with the unmodified immobilized biocatalyst. Several consecutive cycles of hydrolysis reaction of xylan were achieved, reaching 90-100% conversion to pH 5, 50ºC. The enzymes studied were successfully immobilized and stabilized, generating catalysts economically profitable, efficient and sustainable production of xylooligosaccharides in the different industrial sectors. It was possible to produce a biocatalyst capable of being stable and reusable in xylan conversion while maintaining the same efficiency of the initial reaction in the following reactions

Tesis doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Ciencias, Departamento de Química Física Aplicada . Fecha de lectura: 05-12-2017, Las xilanasas son glucosidasas que catalizan la hidrólisis de los enlaces 1,4-β-glucosídicos (endo-1,4-β-xilanasa) del xilano y que poseen potencial biotecnológico en varios procesos industriales. Recientemente, han tomado especial relevancia debido a su uso para la producción de los xilo-oligosacáridos (XOS) como ingredientes prebióticos. A pesar del uso de biocatalizadores poseer varias ventajas sobre los métodos químicos, su empleo generalmente es limitado para uso industrial debido principalmente a dos grandes factores: su dificultad de ser reciclado y su limitada estabilidad operacional. La inmovilización en soportes sólidos tal vez sea la estrategia preferida y más utilizada para solucionar las desventajas anteriores. Mejorar las propiedades catalíticas de las enzimas, modificando física o químicamente su superficie después del proceso de inmovilización (post-inmovilización), es una forma de optimizar el biocatalizador inmovilizado y tiene un enorme potencial. Así, el objetivo principal de la presente Tesis Doctoral fue el diseño de biocatalizadores muy eficientes de xilanasas para optimizar la producción de xilo-oligosacáridos. Las enzimas D333MDP y Bioxilanasa fueron inmovilizadas por unión covalente multipuntual en condiciones alcalinas, resultando en derivados con 0,718 y 7,83 mg de proteína/g soporte, respectivamente. La Bioxilanasa también fue inmovilizada en soporte de bajo costo, resultando en un derivado con 7.65 mg de proteína/g soporte. Modificaciones físico-químicas con polímeros viscosos fueron realizadas en los derivados, logrando biocatalizadores hasta 380 veces más estables que las enzimas solubles. Los biocatalizadores modificados mostraron una mayor eficiencia en la reacción de hidrólisis de xilano presente en la madera de haya y xilano de maíz, resultando reacciones hasta 5 veces más rápidas y más eficiente en producción de XOS que con los biocatalizadores inmovilizados no modificados, logrando realizar seguidos ciclos de reacción de hidrólisis de xilano, alcanzando 90-100% de conversión a pH 5 50º C. Las enzimas estudiadas fueron inmovilizadas y estabilizadas con éxito, generando catalizadores propicios para la economía, con un alto grado de eficiencia y con una producción sostenible de xilo-oligosacáridos en los diferentes sectores industriales. Fue posible obtener un biocatalizador capaz de ser estable y reutilizable en las reacciones de hidrólisis de xilano, manteniendo la misma eficiencia de la reacción inicial en las reacciones sub-siguientes, Xylanases are glucosidases that catalyze the hydrolysis of xylan 1,4- β-glucosidic bonds (endo-1,4-β-xylanase) and have a biotechnological potential in several industrial processes. They recently received attention for their role on the production of xylooligosaccharides (XOS) as prebiotic ingredients. Despite having several advantages over chemical methods, enzymes are generally limited on industrial applications due mainly to two major factors: their difficulty in being recycled and their limited operational stability. Immobilization on solid supports may be the preferred and most commonly used strategy to solve these disadvantages. Improving the catalytic properties of the enzymes, by physically or chemically modifying their surface after the immobilization process (post-immobilization), is a way to optimize the immobilized biocatalyst and has an enormous potential. Thus, the main objective of this Doctoral Thesis was the design of highly efficient xylanase biocatalysts to optimize the production of xylooligosaccharides. The enzymes D333MDP and Bioxilanase were immobilized by covalent multipunctual binding under alkaline conditions, resulting in derivatives with 0.718 and 7.83 mg of protein / support, respectively. BIO was also immobilized on low cost support, resulting in a derivative with 7.65 mg of protein / g support. Physicalchemical modifications with viscous polymers were carried out on the derivatives, achieving biocatalysts up to 380 times more stable than soluble enzymes. The modified biocatalysts showed a higher efficiency in the xylan hydrolysis reaction of beechwood and corn xylan, resulting in reactions up to 5 times faster and more efficient in the production of XOS than those with the unmodified immobilized biocatalyst. Several consecutive cycles of hydrolysis reaction of xylan were achieved, reaching 90-100% conversion to pH 5, 50ºC. The enzymes studied were successfully immobilized and stabilized, generating catalysts economically profitable, efficient and sustainable production of xylooligosaccharides in the different industrial sectors. It was possible to produce a biocatalyst capable of being stable and reusable in xylan conversion while maintaining the same efficiency of the initial reaction in the following reactions