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metadata.dc.type: Dissertação
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Ação sinergística de celulases e hemicelulases fúngicas na hidrólise do bagaço de cana-de-açúcar após pré-tratamento alcalino
metadata.dc.creator: Rodrigues, Patrisia de Oliveira
metadata.dc.contributor.advisor1: Baffi, Milla Alves
metadata.dc.contributor.referee1: Gurgel, Leandro Vinícius Alves
metadata.dc.contributor.referee2: Santos, Douglas Queiroz
metadata.dc.description.resumo: A hidrólise de resíduos lignocelulósicos utilizando enzimas microbianas tem sido alvo de pesquisas no Brasil e no mundo na busca de elevados rendimentos em açúcares fermentescíveis. Neste trabalho, avaliou-se a eficiência sinergística de extratos enzimáticos brutos produzidos por linhagens fúngicas das espécies Aspergillus fumigatus (SCBM6) e Aspergillus niger (SCBM1) na hidrólise do bagaço de cana-de-açúcar previamente submetido ao pré-tratamento alcalino. Os extratos enzimáticos produzidos por Fermentação em Estado Sólido (FES) apresentaram altas concentrações de três enzimas fundamentais no processo de sacarificação de biomassa lignocelulósica: β-glicosidase (linhagem SCBM6 com 78,47 U/g e SCBM1 com 73,0 U/g), β-xilosidase (produzida apenas por SCBM1 com 78,0 U/g) e xilanase (linhagens SCBM6 e SCBM1 com 1774,50 e 3289,58 U/g, respectivamente). O pré-tratamento do bagaço de cana com hidróxido de sódio 2 % foi eficaz na remoção da lignina, reduzindo de 26,14 % no bagaço bruto (BB) para 14,9 % no bagaço tratado (BT), na preservação da fração celulósica (54,36 % em BB e 75,04 % em BT) e aumentou a porosidade das fibras. O bagaço pré-tratado (BT) foi submetido a 30 diferentes condições de hidrólise utilizando os extratos enzimáticos produzidos por A. fumigatus SCBM6 (EAF) e A. niger SCBM1 (EAN). As condições de hidrólises foram delineadas através da metodologia de superfície de resposta, variando tempo, temperatura, concentração de substrato e razão de extratos brutos nos coquetéis enzimáticos. O maior rendimento (28,66 %) em açúcares redutores totais (ART) foi obtido após hidrólise realizada por 12 horas a 47 ºC, com 1U/g de β-glicosidase de cada extrato, 2,2 % de bagaço e razão de extratos enzimáticos EAF/EAN de 25/75%. Na quantificação de monossacarídeos liberados nos hidrolisados, os valores máximos obtidos foram: 135,59 mg de xilose /g de hemicelulose, 58,01 mg de arabinose /g de hemicelulose e 20,18 mg de glicose /g de celulose. Após hidrólise utilizando extratos enzimáticos concentrados (10U/g de β-glicosidase de cada extrato), as concentrações das pentoses liberadas aumentaram consideravelmente (xilose 694,45 mg/g e arabinose 4715,01 mg/g de hemicelulose)
Abstract: Enzymatic hydrolysis of lignocellulosic wastes using microbial enzymes has been the target of research in Brazil and in the world with the aim to obtain high yields in fermentable sugars. In this work, the synergistic efficiency of crude enzymatic extracts produced by Aspergillus fumigatus (SCBM6) and Aspergillus niger (SCBM1) fungal strains was evaluated in the hydrolysis of sugarcane bagasse previously subjected to alkaline pre-treatment. Extracts produced by Solid State fermentation (SSF) showed high concentrations of three major enzymes in saccharification processes of lignocellulosic biomass: β-glucosidase (SCBM6 strain with 78.47 U/g and SCBM1 with 73.0 U/g), β-xylosidase (produced only by SCBM1 strain: 78.0 U/g) and xylanase (SCBM6 and SCBM1 with 1774.50 and 3289.58 U/g, respectively). The alkaline pretreatment of sugarcane bagasse with 2% sodium hydroxide was successful in the lignin removal, with a reduction from 26.14 at in natura bagasse (BB) to 14.9% in treated bagasse (BT), in the preservation of the cellulose fraction (from 54.36% in BB to 75.04% in BT) and in the increased porosity of the fibers. The pretreated sugarcane bagasse (BT) was submitted to 30 different conditions of hydrolysis using crude enzymatic extracts produced by A. fumigatus SCBM6 (designated EAF) and A. niger SCBM1 (EAN). The hydrolysis conditions were delineated by Surface Response methodology, varying the time, temperature, substrate concentration and ratio of extracts in the enzymatic cocktails. The maximum yield (28.66%) of total reducing sugars (TRS) was obtained after hydrolysis carried out during 12 hours, at 47°C, with 1U/g of β-glucosidase of each extract, 2.2% bagasse and ratio of EAN/EAF extracts of 25/75%. The quantification of the released monossacharides showed 135.59 mg xylose / g hemicellulose, 58.01 mg arabinose / g hemicellulose and 20.18 mg glucose / g cellulose. After hydrolysis using concentrated enzymatic extracts (10U/g of β-glucosidase of each extract), the concentration of the released pentoses increased considerably (xylose 694.45 mg/g and arabinose 4715.01 mg/g hemicellulose).
Keywords: Biocombustíveis
Aspergillus
Hidrólise
Bagaço de cana
Aspergillus fumigatus
Aspergillus niger
Hidrólise enzimática
Pré-tratamento alcalino
Etanol 2G
Enzymatic hydrolysis
Sugarcane bagasse
Alkaline pretreatment
Second generation etanol
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.initials: UFU
metadata.dc.publisher.department: Ciências Exatas e da Terra
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Biocombustíveis
Citation: RODRIGUES, Patrisia de Oliveira. Ação sinergística de celulases e hemicelulases fúngicas na hidrólise do bagaço de cana-de-açúcar após pré-tratamento alcalino. 2016. 77 f. Dissertação (Mestrado em Ciências Exatas e da Terra) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2016.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/12381
Issue Date: 17-Feb-2016
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Biocombustíveis

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