Estratégias de utilização de biomassas lignocelulósicas para produção de coquetéis enzimáticos por Penicillium ucsense S1M29 em cultivo submerso

dc.contributor.advisorDillon, Aldo José Pinheiro
dc.contributor.authorZaccaria, Simone
dc.contributor.otherBrandelli, Adriano
dc.contributor.otherMalvessi, Eloane
dc.contributor.otherPradella, José Geraldo
dc.date.accessioned2024-09-03T12:49:23Z
dc.date.available2024-09-03T12:49:23Z
dc.date.issued2024-09-03
dc.date.submitted2024-06-28
dc.descriptionNo presente trabalho, quatro diferentes biomassas lignocelulósicas - bagaço de cana-deaçúcar, capim elefante, polpa de eucalipto/pinus e resíduos da colheita do milho - foram avaliadas para a produção de celulases e xilanases por Penicillium ucsense S1M29, em cultivo submerso. Em cultivos em biorreator com agitação mecânica, em regime descontínuo, a utilização do bagaço de cana-de-açúcar e resíduos da colheita de milho se mostraram as mais promissoras, resultando em atividades superiores de FPA, endoglicanases, exoglicanases, β-glicosidases e xilanases. Em cultivos em regime descontínuo alimentado, incremento nas atividades enzimáticas foram observadas, exceto para polpa de eucalipto/pinus. Bagaço de cana-de-açúcar dobrou a atividade de FPA, enquanto que para capim elefante e resíduos da colheita de milho, esse aumento foi de 2,7 vezes. Para a polpa de eucalipto/pinus houve uma acentuada diminuição de atividade, indicando a sua ineficiência para emprego na produção do complexo enzimático em processo submerso. Os maiores incrementos na atividade foram observados para βglicosidases quando produzidas utilizando capim elefante (8,6 vezes) e bagaço de cana-deaçúcar (4,6 vezes). Também foram avaliadas a estabilidade e atividade ótima dos extratos enzimáticos brutos de P. ucsense produzidos nas diferentes biomassas, e comparadas a dois controles – enzimas produzidas em celulose comercial e um coquetel enzimático comercial Celluclast®. As maiores atividades relativas para as enzimas produzidas em biomassas lignocelulósicas foram observadas em temperaturas entre 60 e 70°C, e pH variando entre 4 e 5,5. Em relação à termo estabilidade e estabilidade em diferentes valores de pH, as enzimas se apresentaram mais estáveis, após 72h, em pH entre 4 e 5. Já as temperaturas que resultaram em maior estabilidade após 72h foram entre 40 e 50°C, para a maioria das enzimas avaliadas, com destaque para endoglicanases e β-glicosidases produzidas em resíduos da colheita do milho, que foram mais estáveis em 60 e 65°C, respectivamente. Quanto a utilização dos diferentes extratos brutos na hidrólise das biomassas lignocelulósicas, as enzimas se mostraram eficientes quando comparadas ao coquetel comercial Celluclast®. Os resultados obtidos se mostram promissores para o desenvolvimento de processos de produção enzimática em larga escala utilizando resíduos lignocelulósicos, uma vez que títulos enzimáticos próximos ou superiores aos produzidos com celulose comercial foram alcançados, e as enzimas produzidas possuem características desejáveis para uma possível aplicação comercial destes coquetéis. Outro fator importante, é que o desenvolvimento de tal processo pode auxiliar na diminuição dos custos das enzimas celulolíticas, e consequentemente no processo de produção de etanol de segunda geração, bem como de outros metabólitos microbianos de interesse econômico. [resumo fornecido pelo autor]pt_BR
dc.description.abstractIn the present work, four different lignocellulosic biomasses - sugarcane bagasse, elephant grass, eucalyptus/pine pulp and corn harvest residues - were evaluated for the production of cellulases and xylanases by Penicillium ucsense S1M29, in submerged culture. In stirred tank reactor, in a batch regime, the use of sugarcane bagasse and corn harvest residues proved to be more promising, resulting in higher activities of FPA, endoglycanases, exoglycanases, β-glucosidases and xylanases. In fed-batch, increases in enzymatic activities were observed, except for eucalyptus/pine pulp. Sugarcane bagasse doubled FPA activity, while for elephant grass and corn harvest residue, this increase was 2.7 times. For eucalyptus/pine pulp there was a marked decrease in activity, proving its inefficiency for use in enzyme complex production in a submerged process. Increases in activity were greater for β-glucosidases when produced using elephant grass (8.6 times) and sugarcane bagasse (4.6 times). The stability and optimal activity of crude enzyme extracts from P. ucsense produced in different biomasses were also evaluated, and compared to two controls – enzymes produced in commercial cellulose and a commercial enzyme cocktail Celluclast®. The higher activities related to enzymes produced in lignocellulosic biomasses were observed at temperatures between 60 and 70°C, and pH varying between 4 and 5.5. Regarding thermostability and stability at different pH values, the enzymes were more stable, after 72h, at pH between 4 and 5. The temperatures that resulted in greater stability after 72h were between 40 and 50°C, for the majority of the enzymes evaluated, with emphasis on endoglycanases and β-glucosidases produced in corn harvest residues, which were more stable at 60 and 65°C, respectively. Regarding the use of different crude extracts in the hydrolysis of lignocellulosic biomass, the enzymes proved to be efficient when compared to the commercial Celluclast® cocktail. The results obtained are promising for the development of large-scale enzyme production processes using lignocellulosic waste, since enzyme titers close to or higher than those produced with commercial cellulose were achieved, and the enzymes produced have desirable characteristics for a possible commercial application of these cocktails. Another important factor is that the development of such a process can help reduce the costs of cellulolytic enzymes, and consequently in the production process of second-generation ethanol, as well as other microbial metabolites of economic interest. [resumo fornecido pelo autor]en
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPESpt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ucs.br/11338/13736
dc.language.isoenpt_BR
dc.language.isoptpt_BR
dc.subjectPenicilliumpt_BR
dc.subjectEnzimaspt_BR
dc.subjectLignocelulosept_BR
dc.subjectCelulasept_BR
dc.subjectBiotecnologiapt_BR
dc.subjectPenicilliumen
dc.subjectEnzymesen
dc.subjectLignocelluloseen
dc.subjectCellulaseen
dc.subjectBiotechnologyen
dc.titleEstratégias de utilização de biomassas lignocelulósicas para produção de coquetéis enzimáticos por Penicillium ucsense S1M29 em cultivo submersopt_BR
dc.typeTesept_BR
local.observacaoA liberação publica do presente trabalho não deve ocorrer antes de 2 anos, enquanto os artigos estiverm sendo encaminhados para as revistas. Aldo Dillon
mtd2-br.advisor.instituationUniversidade de Caxias do Sulpt_BR
mtd2-br.advisor.latteshttp://lattes.cnpq.br/1541419828723562pt_BR
mtd2-br.author.lattesZaccaria, Simonept_BR
mtd2-br.campusCampus Universitário de Caxias do Sulpt_BR
mtd2-br.program.nameDoutorado em Biotecnologiapt_BR

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