Corpo Discente - Egressos
Patrícia Suelene Silva Costa Gobira
| Título | SELEÇÃO DE MICRORGANISMOS NATURALMENTE OCORRENTES E SUAS APLICAÇÕES NA FERMENTAÇÃO DO RESÍDUO DA MANDIOCA PARA A PRODUÇÃO DE BIOETANOL | ||||||||||||||||||||||||
| Data da Defesa | 20/08/2019 | ||||||||||||||||||||||||
| Download | Em sigilo | ||||||||||||||||||||||||
Banca
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| Palavras-Chaves | Fungos naturalmente ocorrentes, fermentação submersa, concentrado enzimático, estratégia para bioetanol, hidrolise enzimática de amido, amido de mandioca | ||||||||||||||||||||||||
| Resumo | Estudos de investigação sistemática estão sendo executados neste trabalho para a busca de novas linhagens de leveduras naturalmente ocorrentes nas raízes de Manihot esculenta Crantz, com potencial de fermentar amido da mandioca, de modo a se otimizar as etapas do processo de fermentação, além da obtenção de enzimas desconstrutoras do amido, a partir de fungo filamentoso naturalmente ocorrentes, visando a obtenção de bioetanol. A estratégia de seleção baseou-se na adaptabilidade dos microrganismos em assimilarem substratos naturais com alta taxa de conversão. Para a produção de bioetanol de amido e/ou resíduos de mandioca, duas etapas são importantes: Na primeira etapa, a hidrólise da amilose e amilopectina gerando açúcares fermentescíveis, por concentrado de enzimas hidrolásicas produzidas por fungo filamentoso naturalmente ocorrente na raiz de mandioca, e na segunda etapa, o potencial destas leveduras de fermentar os açucares gerados in loco. Com base nestes aspectos, este trabalho foi direcionado para isolar e identificar leveduras predominantes na fermentação espontânea do amido de mandioca, fazendo uso de técnicas de análise micro-estruturais e morfológicas, e técnicas moleculares para identificação, como a caracterização dessas leveduras quanto ao perfil de assimilação de carbono. O concentrado enzimático a ser usado na hidrólise do amido foi obtido por cultivo submerso do fungo filamentoso Aspergillus aculeatus, naturalmente ocorrente da mandioca; a confirmação do potencial de desconstrução do amido foi realizado por monitoramento durante o cultivo e após atingir o momento ótimo de produção de proteínas que coincidiu com a máxima descontrução do amido por análise de amido residual, foi realizado também a análise de atividade enzimática em gel de eletroforese - zimograma. A identificação das proteínas constituintes desse concentrado enzimático iniciou com a separação das proteínas mais abundantes por gel de eletroforese unidimensional e bidimensional, após separadas as proteínas foram submetidas a análise por espectrometria de massas em MALDI-TOF. Além disso a otimização do potencial de desconstrução amilácea do concentrado enzimático, do fungo filamentos Aspergillus aculeatus naturalmente ocorrente desse substrato, também foi realizado, utilizando o planejamento experimental com delineamento Box-Behnken e Metodologia de Superfície de Resposta, usando três fatores e 3 níveis e, o delineamento foi composto de 12 ensaios fatoriais e 3 repetições no ponto central. Da seleção de leveduras foi possível a identificação de representantes de quatro espécies e duas possíveis espécies ainda não descritas, pertencendo a quatro diferentes gêneros: Candida, Meyerozyma, Pichia e Yamadazyma. No concentrado enzimático foi identificado 8 proteínas (6 glucoamilases, 1 RNase e 1 endoxilanase). Através da matriz de planejamento foram encontrados valores confirmando uma desconstrução de 70% m/m. Os gráficos de superfície de resposta demonstraram melhores resultados obtidos com decréscimo do pH e tendência de tempo e temperatura para o ponto central. As condições ótimas do estudo foram T=45ºC, t=60 min e pH=5,5. | ||||||||||||||||||||||||
| Abstract | Systematic research studies are being performed in this work to search for new yeast strains naturally occurring in the roots of Manihot esculenta Crantz, with the potential to ferment cassava starch, in order to optimize the stages of the fermentation process, in addition to obtaining starch deconstructing enzymes from naturally occurring filamentous fungi to obtain bioethanol. The selection strategy was based on the adaptability of microrganisms to assimilate natural substrates with high conversion rate. For the production of starch bioethanol and / or cassava residues, two steps are important: In the first stage, the hydrolysis of amylose and amylopectin generating fermentable sugars by hydrolytic enzyme concentrate produced by naturally occurring filamentous fungus in cassava root, and In the second stage, the potential of these yeasts to ferment the sugars generated on the spot. Based on these aspects, this work was directed to isolate and identify predominant yeasts in the spontaneous fermentation of cassava starch, using microstructural and morphological analysis techniques, and molecular techniques for identification, such as the characterization of these yeasts in relation to the yeast profile. carbon assimilation. The enzymatic concentrate to be used in starch hydrolysis was obtained by submerged cultivation of the filamentous fungus Aspergillus aculeatus, naturally occurring in cassava; The confirmation of the starch deconstruction potential was performed by monitoring during cultivation and after reaching the optimum protein production time that coincided with the maximum starch deconstruction by residual starch analysis, the enzymatic activity analysis was also carried out. electrophoresis - zymogram. The identification of the constituent proteins of this enzyme concentrate began with the separation of the most abundant proteins by onedimensional and two-dimensional gel electrophoresis, after separation the proteins were subjected to analysis by MALDI-TOF mass spectrometry. In addition, the optimization of the amylaceous deconstruction potential of the enzymatic concentrate of the naturally occurring Aspergillus aculeatus filament fungus was also performed using Box-Behnken experimental design and Response Surface Methodology, using three factors and 3 levels and, the design consisted of 12 factorial assays and 3 repetitions at the central point. From the selection of yeast it was possible to identify representatives of four species and two possible species not yet described, belonging to four different genera: Candida, Meyerozyma, Pichia and Yamadazyma. In the enzymatic concentrate was identified 8 proteins (6 glucoamylases, 1 RNase and 1 endoxylanase). Through the planning matrix values were found confirming a deconstruction of 70% m / m. Response surface graphs demonstrated better results obtained with pH decrease and time and temperature trend towards the central point. The optimal conditions of the study were T = 45ºC, t = 60 min and pH = 5.5. | ||||||||||||||||||||||||
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