Corpo Discente - Egressos
Fabrícia Vieira Silva Bomtempo
| Título | PRODUÇÃO, OTIMIZAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE CELULASES PRODUZIDAS POR Penicillium oxalicum E O USO DO EXTRATO ENZIMÁTICO BRUTO OBTIDO NA SACARIFICAÇÃO DE RESÍDUOS AGRÍCOLAS. | ||||||||||||||||||||||||
| Data da Defesa | 03/05/2017 | ||||||||||||||||||||||||
| Download | Em sigilo | ||||||||||||||||||||||||
Banca
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| Palavras-Chaves | Metodologia de superfície de resposta;Celulase;Bagaço de cana-de-açúcar;Sorgo lignocelulósico;Fermentação em estado sólido | ||||||||||||||||||||||||
| Resumo | A produção enzimática está atualmente em evidência, apesar do custo final ainda limitar bastante a consolidação desse mercado, um aumento cada vez mais significativo do uso de enzimas em diversos processos industriais é notado. Diversas alternativas como: utilizar substratos abundandes e disponíveis na natureza, como, por exemplo, os materiais lignocelulósicos; explorar o enorme potencial de fungos filamentosos na produção de certas enzimas como celulases; investir na busca de melhorias no processo produtivo, através de mecanismos como a otimização das condições de cultivo e otimização dos fatores que afetam os diversos processos, vêm sendo vastamente estudadas a fim de reduzirem os custos produtivos dessas enzimas. Dentro desse cenário, o presente trabalho buscou apresentar vantagens de uso do material lignocelulósico, o grande potencial dos fungos na sua produção de celulases e as possibilidades de melhoria no processo produtivo. Para tal, concentrou-se em: determinar, usando a metodologia de superfície de resposta (RSM), as variáveis interferentes no processo de fermentação em estado sólido (FES), usando Penicillium oxalicum, em avaliar o potencial dos substratos bagaço de cana-de-açúcar e sorgo lignocelulósico e ainda, otimizar da produção enzimática, caracterizar o extrato bruto e avaliar seu potencial de uso na sacarificação de material lignocelulósico. O estudo mostrou que todas as variáveis analisadas influenciaram a produção de pelo menos um dos três tipos de celulases analisados. As maiores atividades observadas foram: FPase 4,2 U g-1; CMCases 9,2 U g-1 e avicelase 8,4 U g-1, utilizando sorgo lignocelulósico como substrato. As melhores condições para produção foram: temperatura de incubação a 40oC, umidade inicial 60%, pH 4,0, tempo de cultivo de quatro dias, utilizando como substrato sorgo lignocelulósico. As maiores atividades enzimáticas observadas foram: celulases totais, 5,6 U g-1ss; CMCases 7.93 U g-1ss; 4.9 U g-1ss para atividade avicelase. A análise do extrato bruto mostrou atividade ótima a um pH de 4,8 e temperatura ideal para CMCase, FPase e avicelase a 50°C, 45°C e 50°C, respectivamente. A melhor estabilidade da atividade foi alcançada em uma faixa de pH de 6,0 a 6,5 para FPase, pH de 5,5-6,5 para CMCase e 3,0-7,0 para avicelase. A melhor estabilidade térmica foi alcançada a 50°C para ambos testes enzimáticos realizados. O extrato apresentou uma Vmax de 4,94 U mL-1 e um valor correspondente de Km de 5,63 mg mL-1. Foi possível concluir que a hidrólise do bagaço pré-tratado usando celulases de P. oxalicum é uma tecnologia promissora para obter açúcares fermentáveis e que a cepa é um candidato adequado para a produção de celulase e sua celulase tem potencial para hidrólise de biomassa em aplicações de bioetanol. | ||||||||||||||||||||||||
| Abstract | Enzymatic production is presently in evidence, although the final cost still greatly limits the consolidation of this market, an increasingly significant in the use of enzymes in various industrial processes is noted. Several alternatives such as: use substrates abundant and available in nature, such as lignocellulosic materials; explore the enormous potential of filamentous fungi in the production of certain enzymes such as cellulases; investing in the search for improvements in the production process, through mechanisms such as optimization of cultivation conditions and optimization of the factors that affect the various processes, have been extensively studied in order to reduce the production costs of these enzymes. Within this scenario, the present work sought to present advantages of using lignocellulosic material, the great potential of fungi in their production of cellulases and the possibilities of improvement in the productive process. To that end, it focused on: determining, using response surface methodology (RSM), the interfering variables in the solid state fermentation process (), using Penicillium oxalicum, to evaluate the potential of the sugarcane bagasse substrates - lignocellulosic sugar and sorghum, and to optimize the enzymatic production, characterize the crude extract and evaluate its potential use in the saccharification of lignocellulosic material. The study showed that all variables analyzed influenced the production of at least one of the three types of cellulases analyzed. The highest enzyme activities observed were: total cellulases, 5.6 U g-1ss; CMCases 7.93 U g-1ss; 4.9 U g-1ss for avicelase activity. Analysis of the crude extract showed optimum activity at a pH of 4.8 and optimum temperature for CMCase, FPase and avicelase at 50°C, 45°C and 50°C, respectively. Better stability of the activity was achieved in a pH range from 6.0 to 6.5 for FPase, pH of 5.5-6.5 for CMCase and 3.0-7.0 for avicelase. The best thermal stability was achieved at 50 °C for both enzymatic tests performed. The extract presented a Vmax of 4.94 U mL-1 and a corresponding value of Km of 5.63 mg mL-1. It was possible to conclude that the hydrolysis of pretreated bagasse using cellulases from P. oxalicum is a promising technology to obtain fermentable sugars and that the strain is a suitable candidate for cellulase production and its cellulase has potential for biomass hydrolysis in bioethanol applications. | ||||||||||||||||||||||||
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