Celulases têm atraído muito interesse nos últimos anos devido a sua habilidade na bioconversão de material lignocelulolítico em glucose, a qual pode, então, ser convertida a etanol por fermentação. O complexo celulolítico capaz de degradar a celulose consiste de várias enzimas (principalmente celulases e β-glucosidases) e proteínas auxiliadoras, que atuam em sinergismo para eficientemente hidrolizar a biomassa. Nesse estudo, investigou-se a hidrólise enzimática do bagaço de cana-de-açúcar pré-tratado utilizando enzimas produzidas por T. harzianum e enzima comerial. O rendimento de hidrólise foi avaliado quanto a diferentes níveis de deslignificação de biomassa, graus de cristalinidade da celulose, composição dos coquetéis enzimáticos e adição de BSA. Estudos de difração de raios-X mostraram que a cristalinidade da lignocelulose não é um fator determinante na recalcitrância ao ataque enzimático. Além disso, a adição de BSA não teve qualquer efeito no rendimento da hidrólise. O mais eficiente coquetel enzimático foi obtido misturando o preparado comercial com o produzido pelo T. harzianum (rendimento acima de 97%). Esse desempenho está, provavelmente, relacionado com níveis adequados de β-glucosidases e xilanases no coquetel. Devido a essa eficiente atividade celulolítica, o fungo T. harzianum tem um grande potencial em aplicação para hidrólise de biomassa. A celobiohidrolase I, uma exoglucanase, é a principal enzima secretada por esse fungo (cerca de 60% do total) e nesse estudo ela foi expressa em bioreator, purificada por cromatografia de troca iônica seguida de gel filtração e caracterizada bioquímica, biofísica e estruturalmente. Conforme confirmado por SAXS, tanto a CBHI inteira quanto seu domínio catalítico, obtido por digestão parcial com papaína, são monoméricos em solução e apresentam distância máxima (DMax) de 110 e 60 Å, e raio de giro (Rg) de 20 e 27 Å, respectivamente. Os resultados indicam que o linker é flexível em solução e confirmam o formato de girino da enzima. A CBHI possui atividade máxima em pH 5.0 e temperatura de 50 °C, com atividade específica contra Avicel &reg e pNPC de 0,28 and 1,53 U/mg, respectivamente. Outras celulases de interesse foram também expressas para caracterização, no entanto, para essas, foi utilizado o sistema de expressão heteróloga em Aspergillus Níger ou Pichia pastoris. O domínio catalítico da endoglucanase I de T. harzianum foi expresso em A. Níger. A proteína tem atividade específica contra CMC de 15,8 U/mg e pH e temperatura ótima de 3 e 50 °C, respectivamente. A proteína é estável nessas condições em até 3 dias de incubação (dados de ensaios de atividade residual). Estudos biofísicos de deslocamento térmico e dicroísmo circular apresentaram alguns parâmetros de estabilidade de estrutura terciária e secundária, respectivamente. A proteína perde estrutura terciária regular, em pH 5, em torno de 30 °C mas sua estrutura secundária é desordenada somente em pH 9 (quando a 25 °C). Experimentos de dicroísmo circular também indicaram a composição de estrutura secundária do domínio catalítico da EGLI de 6% de α-hélice e 42% de folhas- β. / Cellulases have attracted an outstanding interest in the recent years because of its ability in the bioconversion of cellulose-containing raw materials into glucose, which can then be converted into ethanol by fermentation. The cellulase complex able to degrade cellulose consists of several enzymes (mainly cellulases and β-glucosidases) and auxiliary proteins, which act in synergism to efficiently solubilize the biomass. In this study, we investigated the enzymatic hydrolysis of pretreated sugarcane bagasse using crude enzyme extracts produced by Trichoderma harzianum as well as from the extract in combination with a commercial cocktail. The influence of different levels of biomass delignification, degree of crystallinity of lignicellulose, composition of enzymatic activities and BSA on enzymatic hydrolysis yields was evaluated. Our X-ray diffraction studies showed that crystallinity of lignocellulose is not a key determinant of its recalcitrance toward enzymatic hydrolysis. In fact, under the experimental conditions, an increase in crystallinity of lignocellulosic samples resulted in increased glucose release by enzymatic hydrolysis. Furthermore, under the same conditions, the addition of BSA had no significant effect on enzymatic hydrolysis. The most efficient enzyme blends were obtained by mixing a commercial enzymatic cocktail with T. harzianum cellulase preparations (above 97%). Increased hydrolytic efficiencies appeared to correlate with having an adequate level of both β-glucosidase and xylanase activities in the blends. Due to its elevated cellulolytic activity, the filamentous fungus T. harzianum has a considerable potential in biomass hydrolysis applications. The cellobiohydrolase I, an exoglucanase, is the main enzyme secreted by this fungus (about 60% of total) and in this study we have expressed, purified and performed an initial biochemical, biophysical and structural characterization. As confirmed by small angle X-ray scattering (SAXS) both full-length CBHI and its catalytic core domain (CCD), obtained by partial digestion with papain, are monomeric in solution and they have Dmax of 110 and 60 Å, and Rg of 20 and 27 Å, respectively. The results indicate that the linker is flexible in solution and confirmed the tadpole shape of the enzyme. CBHI displays maximum activity at pH 5.0 and temperature of 50 °C, with specific activities against Avicel &reg and pNPC of 0,28 and 1.53 U/mg, respectively. Other celulases were also expressed, however, for them we have used the heterologous expression system in Aspergillus niger and Pichia pastoris. The catalytic domain of endoglucanase I from T. harzianum was expressed in A. niger and partially characterized. The protein has specific activity against CMC of 15.8 U/mg and optimum pH and temperature of 3 and 50 °C, respectively. The protein is stable in these conditions until 3 days of incubation. Biophysical studies of termal shift and circular dichroism (CD) assays have showed some parameters of stability of tertiary and secondary structure of the protein. It loses regulary terciary structure in pH 5 around 30 °C but the secondary structure is desordened only in pH 9 at 25 °C. CD experiments also indicated the secondary structure compsition of the catalytic domain of EGLI: 6% de α-helices and 42% de β-sheet.

Made available in DSpace on 2017-07-10T14:38:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAcaoO-MESTRADO-SANDRA-VERSaO-FINAL.pdf: 1113857 bytes, checksum: e8421d0365b2d79f28487d63317ac109 (MD5) Previous issue date: 2016-02-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The production of xylanolitic enzymes have been widely explored in the past few years by several species of filamentous fungi. The objective of this study was to evaluate the production of xylanases by Penicillium brefeldianum an isolated filamentous fungus of Parana Atlantic Forest using brewers spent grain and evaluate its potential in the agro-waste saccharification. The enzyme extract was obtained from liquid culture using 1% (w / v) brewers spent grain in modified under stationary conditions at 28 ° for 9 days. The fungus had large capacity in the production of xylanase (830 U mL-1), pectinase (295 U mL-1), β-xylosidase (3,46 U mL-1), FPase (0,60 U mL-1), avicelase (13, 71 U ml-1), cellulase (1.89 U mL-1) and β -glycosidase (29,45 U mL-1). The optimum pH of 4.5 was found for xylanase and stability in 98% range of 2.5 to 8.0 for 96 hours. The optimum temperature was 55 °C with a half life of 90 minutes. The zymogram of the crude extract of P. brefeldianum exhibited three bands of xylanase activity with molecular masses of 60 and 97kDa. P. brefeldianum crude enzymatic extract was used for saccharification of various waste (sugarcane bagasse, brewers spent grain, rice straw, corn stover, wheat straw, sorghum biomass and sorghum low-lignin) untreated and previously treated with NaOH 30°C for 12h (NaOH30) and at 121°C for 30 minutes (NaOH121). The best results were obtained with waste treated under high pressure and temperature (121°C). Among waste, wheat straw showed higher amount of total sugar (63%) released after the enzymatic hydrolysis, followed brewers spent grain (60%), corn straw (58%), sorghum biomass (54%) and sorghum low-lignin (35%). The pentose released after saccharification showed that sorghum low-lignin treated at high temperature and pressure was the best substrate releasing 7,35 times more pentose compared to sorghum low-lignin untreated, followed by straw rice (5,52x) and sorghum biomass (4,39x). Thus, the filamentous fungus P. brefeldianum isolated from the West of Paraná Atlantic Forest was able to use the brewers spent grain as inductor of various degrading enzymes the cell wall, and furthermore, showed potential for saccharification of lignocellulosic biomass from agro-waste. / A produção de enzimas xilanolíticas tem sido amplamente explorada nos últimos anos por diversas espécies de fungos filamentosos. O objetivo deste trabalho foi avaliar a produção de xilanases por Penicillium brefeldianum, um fungo filamentoso isolado da Mata Atlântica do Paraná, utilizando bagaço de cervejaria para avaliar seu potencial na sacarificação de resíduos agroindustriais. O extrato enzimático foi obtido a partir de cultivo líquido contendo 1% de bagaço de cervejaria (p/v) e cultivado em condições estacionárias a 28° por 9 dias. O fungo apresentou versatilidade em produzir diversas enzimas tais como: xilanase (830 U mL-1), pectinase (295 U mL-1), β -glicosidase (29,45 U mL-1), avicelase (13,71 U mL-1) β-xilosidase (3,46 U mL-1), celulase (1,89 U mL-1) e Fpase (0,60 U mL-1). A xilanase produzida por esse fungo apresentou pH ótimo de atividade enzimática de 4,5 e estabilidade de 98% na faixa de pH 2,5 a 8,0 por até 96 horas. A temperatura ótima de atividade da xilanase foi 55°C com meia vida de 90 minutos. No processo de sacarificação enzimática de resíduos (bagaço de cana, bagaço de cervejaria, palha de arroz, palha de milho, palha de trigo, sorgo biomassa) com extrato bruto de P. brefeldianum foi obtido que o bagaço de cervejaria apresentou melhor resultado sem qualquer tipo de pré-tratamento, exibindo 35% de sacarificação. Porém, o pré-tratamento dos resíduos com NaOH 1% a 30°C por 12 horas ou a 121°C e pressão de 1 atm por 30 minutos resultaram em melhores rendimentos de açúcares redutores totais. E dentre os resíduos sacarificados, o bagaço de cervejaria (60%) liberou maior quantidade de açucares totais, seguido de palha de trigo (58,73%), palha de milho (58%) sorgo biomassa (54%) e sorgo com baixa lignina (35%). Entretanto, as pentoses produzidas após sacarificação mostraram que o tratado com NaOH (121ºC e pressão de 1 atm) apresentou 7,35 vezes mais pentoses quando comparado ao in natura, seguido de casca de arroz (5,52 vezes) e sorgo biomassa (4,39 vezes). Dessa forma, o fungo filamentoso P. brefeldianum isolado da Mata Atlântica do Oeste do Paraná foi capaz de utilizar o bagaço de cervejaria como indutor de hemicelulases, celulases e pectinases, além disso, exibiu potencial de sacarificação de resíduos agroindustriais para produção de açucares redutores.

O presente trabalho teve como principal objetivo correlacionar a composição química do bagaço de cana-de-açúcar pré-tratado com H2SO4 diluído com a eficiência da sacarificação enzimática da celulose presente no material. Primeiramente, o bagaço in natura foi extraído com água, etanol ou água seguida de etanol, e as composições químicas determinadas. Posteriormente, o bagaço in natura foi pré-tratado com H2SO4 diluído em êmbolos de 200 mL, utilizando 15% de teor de sólidos (m/v). A temperatura (112,5-157,5 °C), o tempo de residência (5-35 min) e a concentração ácida (0-3,0% m/v) variaram de acordo com um planejamento fatorial 23 completo. Após o pré-tratamento, as amostras foram caracterizadas quimicamente. Em seguida, dois extratos enzimáticos comerciais foram caracterizados quanto às atividades de enzimas hidrolíticas e fenoloxidases, e aos teores de proteínas. As condições adequadas de sacarificação enzimática da celulose para a amostra de bagaço pré-tratada com H2SO4 diluído (15% sólidos, 2% ácido, a 150ºC por 30 min) foram determinadas através de planejamentos fatoriais 23 completos, variando teor de sólidos (1,19-4,81% m/v), carga enzimática (1,91-38,09 FPU/g de bagaço) e carga de surfactante (0-0,1 g/g de bagaço), para os dois extratos enzimáticos. As amostras de bagaço pré-tratadas sob diferentes condições de temperatura, tempo de residência e concentração de H2SO4 (primeiro planejamento fatorial) foram submetidas à sacarificação enzimática com um dos extratos. Por fim, amostras selecionadas foram caracterizadas quanto às alterações morfológicas provocadas pelo pré-tratamento e pela hidrólise enzimática, por microscopia eletrônica de varredura. Os resultados mostraram que água seguida de etanol extraiu maior quantidade de extrativos do bagaço. Os extrativos apresentaram absorção de luz apenas na região do ultravioleta. A porcentagem de lignina nos bagaços extraídos com água, etanol e água seguida de etanol foi menor que aquela encontrada no bagaço in natura. De acordo com a condição de pré-tratamento, os teores de celulose, hemicelulose e lignina nos bagaços pré-tratados diferiram substancialmente. A maior variação foi observada para hemicelulose (3,67-27,27%). Os três fatores avaliados no pré-tratamento influenciaram na composição química do bagaço pré-tratado. Por sua vez, os dois extratos enzimáticos apresentaram um complexo celulolítico completo e considerável atividade de xilanases, porém não foi observada atividade de fenoloxidases. O extrato II apresentou maior quantidade de proteínas (152,45±10,0 mg/mL), comparado ao extrato I (105,2±6,6 mg/mL). Para 24 horas de hidrólise enzimática com o extrato I, as três variáveis independentes influenciaram na digestão do bagaço pré-tratado. Somente os efeitos das cargas de enzima e surfactante foram significantes, utilizando o extrato II. Posteriormente, foi possível aumentar o teor inicial de sólidos sem comprometer o rendimento de sacarificação com o extrato II. Não foi possível correlacionar a conversão de celulose com o fator de severidade do pré-tratamento. Por outro lado, foi observada correlação negativa entre o conteúdo de hemicelulose e a conversão enzimática de celulose, enfatizando a influência da composição química do bagaço de cana na hidrólise enzimática da celulose. Observaram-se diferenças morfológicas entre o bagaço in natura e amostras pré-tratadas sob condições branda e severa, bem como após suas respectivas hidrólises enzimáticas. / This study aimed to correlate the chemical composition of a sugarcane bagasse pretreated with dilute H2SO4 with the efficiency of cellulose enzymatic saccharification of this material. First, the sugarcane bagasse was extracted with water, ethanol or water followed by ethanol, and its chemical composition was determined. Subsequently, the sugarcane bagasse was pretreated with dilute H2SO4 in 200 mL stainless steel containers, using 15% of solids loading (w/v). The temperature (112.5-157.5°C), time of residence (5-35 min) and acid concentration (0-3.0% w/v) varied according to a 23 full factorial design. After the pretreatments, the chemical compositions of the pretreated bagasses were determined. Then, two commercial enzymatic extracts were characterized regarding the activities of hydrolytic enzymes and phenoloxidases, and protein contents. The enzymatic saccharification conditions for the bagasse sample pretreated with dilute H2SO4 (15% solids, 2% acid, 150°C for 30 min) were determined through 23 full factorial designs, varying the solids loading (1,19-4.81% w/v), enzyme loading (1.91-38.09 FPU/g of bagasse) and surfactant loading (0-0.1 g/g of bagasse) for the two enzymatic extracts. The bagasse samples pretreated under the different conditions of temperature, time of residence and H2SO4 concentration (first factorial design) were subjected to enzymatic saccharification using one of the extracts. Finally, selected samples were analyzed for morphological changes caused by pretreatment and enzymatic hydrolysis, by scanning electron microscopy. The results showed that water followed by ethanol extracted the highest amount of extractives. The extractives showed light absorption only in the ultraviolet region. The percentage of lignin in the bagasse samples extracted with water, ethanol and water followed by ethanol was lower than that found in the raw material. According to the pretreatment conditions, the amount of cellulose, hemicellulose and lignin in the pretreated bagasse differed substantially. The greatest variation was observed for the hemicellulose content (3.67-27.27%). All the three factors evaluated in the pretreatment affected the chemical composition of the pretreated bagasse. In turn, the two enzymatic extracts showed complete cellulolytic complexes and considerable activities of xylanases, without activities of phenoloxidases. The extract II showed higher protein content (152.45±10.0 mg/mL) when compared with the extract I (105.2±6.6 mg/mL). For 24 hours of enzymatic hydrolysis using the extract I, all the three independent variables influenced the saccharification of pretreated bagasse. Only the enzyme and surfactant loadings were significant, when using the extract II. Later, it was possible to increase the initial solids content without hindering the saccharification yield, using the extract II. It was not possible to correlate the cellulose conversion with the pretreatment severity. On other hand, it was possible to observe a negative correlation between the hemicellulose content and the efficiency of enzymatic conversion, emphasizing the influence of the sugarcane bagasse chemical composition in the enzymatic hydrolysis of cellulose. Morphological differences were observed between the raw material and sugarcane bagasse samples pretreated under high or low severity, as well as after their corresponding enzymatic hydrolysis.

Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-08-16T19:18:30Z No. of bitstreams: 1 SIMONE APARECIDA DA SILVA LINS – TESE (PPGEQ) 2017.pdf: 2648257 bytes, checksum: 5e08d81aaa5973d7c6fd8bac23c313cc (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-16T19:18:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SIMONE APARECIDA DA SILVA LINS – TESE (PPGEQ) 2017.pdf: 2648257 bytes, checksum: 5e08d81aaa5973d7c6fd8bac23c313cc (MD5) Previous issue date: 2017-02-21 / Atualmente o Instituto Agronômico de Pernambuco (IPA) vem desenvolvendo cultivares de Sorgo Sacarino com elevado potencial de produção de etanol, principalmente em períodos de entressafra da cultura canavieira. A cultivar IPA P222 além de apresentar potencial para a produção de etanol possui elevado teor de hemicelulose e celulose, tornam-se fonte de grande interesse para a produção de derivados biotecnológicos, agregando valor aos resíduos desse processo de produção. O objetivo do trabalho foi estudar a produção de enzimas celulolíticas e hemicelulolíticas a partir da fermentação semissólida do bagaço de sorgo sacarino (IPA P222) incrementado com farelo de trigo como fonte indutora utilizando o fungo Trichoderma reesei LCB 48. Os substratos da fermentação foram caracterizados e o estudo da produção das enzimas celulases (CMCase e FPase) e hemicelulases (Endo-β-1,4-xilanase e α-L-arabinofuranosidase) foram realizados usando planejamento experimental 2 2 e 4 pontos centrais e acompanhamento cinético da produção por 240 horas, analisando a influência da umidade e teor de farelo de trigo na produção das enzimas. A caracterização do bagaço do sorgo sacarino (BSS) demonstrou que é um substrato com potencial para ser utilizado na fermentação para produção de enzimas celulolíticas e hemicelulolíticas, por apresentar alto teor de hemicelulose e celulose satisfatório. A caracterização do farelo de trigo (FT) demonstrou que ele é uma fonte de nitrogênio importante para a indução das enzimas. As análises termogravimétricas (TG e DTG) e difração de raios-x (DRX) demonstrou que a hemicelulose obtida apresenta características amorfa e picos característicos da hemicelulose de acordo com a literatura. As isotermas de dessorção dos substratos apresentaram correlação e o modelo de GAB forneceu um bom ajuste para os dados experimentais dos substratos. As variáveis umidade inicial e teor de farelo de trigo influenciaram a atividade enzimática das celulases (CMCase e FPase) e hemicelulases (Endo-β-1,4-xilanase e α-L-arabinofuranosidase). As maiores atividades de FPase, CMCase, xilanase e α-L-arabinofuranosidase foram obtidas quando aplicado o maior teor de farelo de trigo (50 %) ao bagaço do sorgo sacarino IPA P222, porém, em tempos diferentes fato esse que facilita em um único processo a obtenção das diferentes enzimas. A xilanase apresentou maior atividade enzimática se comparada as demais, evidenciando que a IPA P222 com elevado teor de hemicelulose é potencialmente mais indutora para essa enzima. O potencial de atuação do extrato enzimático obtido durante a fermentação foi analisado por meio de hidrólise enzimática do sorgo sacarino in natura e da hemicelulose extraída do BSS, no qual o extrato enzimático apresentou capacidade de hidrolisar o bagaço de sorgo in natura e a hemicelulose. / Currently, the Agronomic Institute of Pernambuco (IPA) has been developing sorghum saccharine cultivars with high potential for ethanol production, especially in the off season of the sugar cane crop. The cultivar IPA P222, besides presenting potential for the production of ethanol, has a high content of hemicellulose and cellulose, which is a source of great interest for the production of biotechnological derivatives, adding value to the residues of the production process. Aim of the work for the production of cellulolytic and hemicellulolytic enzymes from the semisynthetic fermentation of sorghum sorghum (IPA P222) Tricoderma reesei LCB 48. The fermentation substrates were characterized by the study of the production of cellulase enzymes (CMCase and FPase) and hemicellulases (Endo -β-1,4-xylanase and α-L-arabinofuranosidase) were performed using experimental design 2 2 and 4 central points and kinetic monitoring of production for 240 hours, analyzing an influence of moisture and wheat bran content on the production of enzymes. The characterization of the sorghum bagasse (BSS) showed that it is a substrate with potential to be used in the fermentation for the production of cellulolytic and hemicellulolytic enzymes, because it has satisfactory content of hemicellulose and cellulose content. A characterization of wheat bran (FT) has been shown to be a source of nitrogen important for induction of enzymes. As thermogravimetric analyzes (TG and DTG) and X-ray diffraction (XRD) showed that a obtained hemicellulose has amorphous characteristics and characteristic peaks of hemicellulose according to the literature. As desorption isotherms of the substrates presented correlation and GAB model, they are suitable for the experimental data of the substrates. As variables, initial moisture and wheat bran content influenced an enzyme enzyme of cellulases (CMCase and FPase) and hemicellulases (Endo-β-1,4-xylanase and α-L-arabinofuranosidase). The major activities of FPase, CMCase, xylanase and α-L-arabinofuranosidase were obtained when applied to the higher wheat bran content (50%) to saccharin saccharin IPA P222, however, the process of obtaining the different enzymes. The xylanase presented higher enzymatic activity if compared as others, evidencing that an IPA P222 with high content of hemicellulose is potentially more inductive for this enzyme. The potential of the enzymatic extract obtained during a fermentation was analyzed by means of enzymatic hydrolysis of in saccharine sorghum and the hemicellulose extracted from the BSS, without which the enzymatic extract had the capacity to hydrolyze or sorghum bagasse and a hemicellulose.

Submitted by Alexandre Soares (alexandredesoares@yahoo.com.br) on 2016-08-25T12:15:22Z No. of bitstreams: 1 ricardo_salviano_dos_santos.pdf: 10951738 bytes, checksum: c0a4f85e54d112293b5db8023ebbe5a7 (MD5) / Submitted by Alexandre Soares (bicalho.sam@gmail.com) on 2017-01-09T12:48:01Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) ricardo_salviano_dos_santos.pdf: 10951738 bytes, checksum: c0a4f85e54d112293b5db8023ebbe5a7 (MD5) / Approved for entry into archive by Rodrigo Martins Cruz (rodrigo.cruz@ufvjm.edu.br) on 2017-01-10T12:26:27Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) ricardo_salviano_dos_santos.pdf: 10951738 bytes, checksum: c0a4f85e54d112293b5db8023ebbe5a7 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-10T12:26:27Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) ricardo_salviano_dos_santos.pdf: 10951738 bytes, checksum: c0a4f85e54d112293b5db8023ebbe5a7 (MD5) Previous issue date: 2015 / A demanda por enzimas holocelulot?ticas tem aumentado nos ?ltimos anos, impulsionada, principalmente, pelo mercado rec?m estabelecido de etanol de 2? gera??o. Diante disso, o objetivo central desta tese foi avaliar o potencial de fungos filamentosos selecionados e de res?duos agroindustriais derivados de oleaginosas, usados aqui como fontes de carbono, para a produ??o de enzimas celulol?ticas e xilanol?ticas por fermenta??o em estado s?lido (FES) conduzida em batelada simples. O desenvolvimento deste projeto envolveu as seguintes etapas: caracteriza??o centesimal dos res?duos agroindustriais; avalia??o do potencial indutor de cada res?duo agroindustrial sobre a produ??o enzim?tica de holocelulases por cada uma das linhagens f?ngicas pesquisadas; otimiza??o da produ??o das hidrolases de interesse com o uso da linhagem f?ngica e do res?duo agroindustrial que se destacaram; caracteriza??o do extrato enzim?tico obtido na condi??o otimizada; e avalia??o da aplica??o do extrato enzim?tico obtido na condi??o otimizada na sacarifica??o de biomassas lignocelul?sicas. Cinco linhagens de fungos filamentosos, Aspergillus niger INCQS:40065, Aspergillus tubingensis AN1257, Fusarium oxysporum INCQS:40144, Penicillium oxalicum INCQS:40103 e Trichoderma reesei CCT2768, e seis res?duos agroindustriais, tortas de caro?o de algod?o, dend?, girassol, maca?ba, mamona e pinh?o manso, usados como fontes de carbono, foram avaliados para a produ??o das enzimas de interesse. Dentre as linhagens testadas, Aspergillus tubingensis AN1257 foi a que se destacou para a produ??o de enzimas celulol?ticas e xilanol?ticas, especialmente quando combinado com a torta de caro?o de algod?o. A otimiza??o de processo conduzida com A. tubingensis e a torta de caro?o de algod?o para a produ??o das atividades de CMCase, FPase, ?-glucosidase e xilanase apontou a raz?o s?lido:l?quido (S/L) de 35%, a fonte de nitrog?nio de 1,30 g de (NH4)2SO4 /100g torta, e o tamanho do in?culo de 1,00 x 107 con?dios/g de torta, como determinantes para a condi??o fermentativa otimizada. Nesta condi??o fermentativa otimizada foram obtidos valores de atividade aproximados de 20 U/g para CMCase, 50U/g para FPase, 300 U/g para ?-glucosidase e 1300 U/g para xilanase, ap?s 8 dias de fermenta??o. Os efeitos combinados da temperatura e do pH sobre as atividades das enzimas holocelulol?ticas produzidas por A. tubingensis AN1257 denotam uma boa aplicabilidade destas enzimas sob temperaturas entre 40 e 60?C, e pH em torno de 4,0 a 5,0. O extrato enzim?tico produzido por A. tubingensis AN1257 na condi??o fermentativa otimizada mostrou-se eficiente na sacarifica??o das pr?prias tortas vegetais usadas inicialmente como fontes de carbono, sobretudo quando aplicado em processo de sacarifica??o e fermenta??o simult?nea da torta de girassol pr?-tratada. Este processo resultou na produ??o de 16 g de etanol por 100g de torta de caro?o de algod?o e um mosto fermentado com a concentra??o de 20g/L de etanol. O conjunto dos resultados obtidos nesta tese aponta como promissor o uso de alguns res?duos agroindustriais e fungos filamentosos selecionados para a produ??o de enzimas holocelulol?ticas com potencial aplica??o para a produ??o de bioetanol de 2? gera??o. Palavras / Programa de P?s-gradua??o em Biocombust?veis, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, 2015. / The demand for hollocelulolytic enzymes has increased in recent years, driven mainly by the newly established market for 2ndgeneration ethanol. The potential of selected filamentous fungi and derivatives of agro-industrial waste oil, used here as carbon sources for the production of cellulolytic and xylan-degrading enzymes, was evaluated. The development of the project involved the following steps: partial characterization of agro-industrial waste; the inducing potential of each agroindustrial residue on enzyme production by each filamentous fungus strain was investigated; optimization of the production of the hydrolases by the fungal strain and the agro-industrial waste that showed the greatest potential; characterization of the enzyme extract obtained under the optimum conditions; and evaluation of the implementation of the enzymatic extract obtained under the optimum condition for saccharification of lignocellulosic biomass. Five strains of filamentous fungi - Aspergillus niger INCQS: 40065, Aspergillus tubingensis AN1257, Fusarium oxysporum INCQS:40144, Penicillium oxalicum INCQS:40103 and Trichoderma reesei CCT2768 -- and six agro-industrial wastes -- cottonseed, palm, sunflower, maca?ba, castor and jatropha cakes, used as carbon sources -- were assessed for production of the enzymatic activities of interest. Among the strains tested, Aspergillus tubingensis AN1257 was most noteworthy for the production of cellulolytic and xylanase enzymes, especially when combined with cottonseed cake. The optimization conducted with A. tubingensis and cottonseed cake for the production of CMCase, FPase, ?-glucosidase and xylanase activities indicated that the conditions for an optimum fermentation were a solid/liquid (S/L) ratio of 35%, 1.30 g (NH4)2SO4/100 g cake as the source of nitrogen, and an inoculum size of 1.00 x 107 conidia/g of cake. Activity values of approximately 20 U/g for CMCase, 50 U/g for FPase, 300 U/g for ?-glucosidase and 1300 U/g for xylanase were obtained after 8 days of fermentation under optimized fermentation conditions. The combined effects of temperature and pH on the activities of the holocellulolytic enzymes produced by A. tubingensis AN1257 indicated that these enzymes were most efficient at temperatures between 40 and 60 ?C and pH between 4.0 and 5.0. The enzyme extract produced by A. tubingensis under optimized fermentation conditions was efficient in the saccharification of the same vegetable cakes initially used as carbon sources, especially when applied to the simultaneous saccharification and fermentation of pretreated sunflower cake. This process resulted in the production of 16 g of ethanol per 100 g of cottonseed cake and a fermented must with a concentration of 20 g/L of ethanol. Thus, the use of some agro-industrial wastes and selected filamentous fungi for the production of holocelulol?ticas enzymes with potential application for the production of 2nd generation bioethanol was shown to be very promising.

Submitted by NATÁLIA PAGANINI MARQUES null (nataliapaganini@hotmail.com) on 2017-10-25T16:35:01Z No. of bitstreams: 1 Tese_Natália Marques_2017 FINAL_CD ROOM.pdf: 4045053 bytes, checksum: 8bb94d90641523ae3af09e85b33d82cd (MD5) / Approved for entry into archive by Monique Sasaki (sayumi_sasaki@hotmail.com) on 2017-10-31T16:36:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 marques_np_dr_araiq.pdf: 4045053 bytes, checksum: 8bb94d90641523ae3af09e85b33d82cd (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-31T16:36:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 marques_np_dr_araiq.pdf: 4045053 bytes, checksum: 8bb94d90641523ae3af09e85b33d82cd (MD5) Previous issue date: 2017-09-22 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Atualmente, há um crescente interesse na produção de bioetanol celulósico como biocombustível de segunda geração, sendo uma alternativa promissora aos combustíveis fósseis. Fungos tem sido constantemente isolados na busca por novas fontes de celulases e os endofíticos são interessantes para esta finalidade, por serem potenciais produtores de enzimas de degradação de material vegetal, incluindo celulases, e pouco estudados neste sendido. O presente estudo teve por finalidade a avaliação da influência das condições de cultivo (isolado e co-cultivo) para a produção de celulases pelos fungos endofíticos Botryosphaeria sp. AM01 e Saccharicola sp. EJC04, por meio de metodologias estatísticas, além da utilização dos extratos enzimáticos na sacarificação do bagaço de cana-de-açúcar pré-tratado hidrotérmicamente com NaOH, otimizando-se também esta etapa empregando-se as ferramentas estatísticas citadas. Para a condição de co-cultivo dos fungos, a quantidade de substrato (5,7g) e a umidade inicial do substrato (60,6%) foram otimizadas visando maximizar a produção de endoglunacase (121,56 U/g). Para o cultivo isolado de Botryosphaeria sp. AM01, foi possível a produção de endoglunacase (168,99 U/g), empregando a concentração de NaNO3 a 6,0 g/L e 5,0 g como quantidade de substrato. Para o cultivo isolado de Saccharicola sp. EJC04, obteve-se a condição ótima para produção de β-glicosidase (750,37 U/g) na concentração de ureia de 0,0836 g/L, teor de umidade de 49,2% e quantidade de substrato de 3,84 g. Os extratos enzimáticos obtidos sob as condições ótimas de cultivo foram utilizados na sacarificação do bagaço pré-tratado hidrotérmicamente com NaOH. A caracterização do bagaço pré-tratado indicou 59,52, 31,62 e 11,32% como teores de celulose, hemicelulose e lignina, respectivamente. A sacarificação realizada com o extrato enzimático produzido por Botryosphaeria sp. AM01 foi mais eficiente quanto à obtenção de glicose, sendo selecionada para os experimentos envolvendo a otimização deste processo. Sob a condição otimizada de sacarificação (carga de bagaço a 18,82%, carga de enzima de 410,71 U totais de endoglucanase, 50 °C, 280 rpm e 24h) obteve-se a concentração máxima de glicose de 8,05 mg/mL. Quanto à presença de inibidores de fermentação no hidrolisado obtido sob condições otimizadas, observou-se a presença de ácido vanílico e ácido ferúlico nas concentrações de 0,111 e 0,054 g/L respectivamente. Não foi detectada a presença de 5-Hidroximetilfurfural, furfural, ácido siringico e ácido cumárico. Sendo baixas as concentrações dos inibidores presentes no hidrolisado, este apresenta potencial para ser utilizado em processos de fermentação alcoólica. Destaca-se a importância dos resultados obtidos como pesquisa básica, uma vez que não são relatados na literatura estudos quantitativos da produção de celulases pelos gêneros estudados. / There is a great interest in the production of cellulosic bioethanol as second generation biofuel and it is a promising alternative to fossil fuels. Fungi have been constantly isolated in the search for new sources of cellulases and the endophytics interesting for this purpose, being potential producers of plant material degrading enzymes, including cellulases, and underexploited in this sense.The present study had as purpose the optimization of culture conditions (monoculture and co-cultivation) for the production of cellulases by the endophytic fungi Botryosphaeria sp. AM01 and Saccharicola sp. EJC04, by statistics methodology, and also the use of enzymatic extracts in saccharification of sugarcane bagasse submitted to hydrothermal pretreatment with NaOH, optimizing this step using those statistical tools. For the fungi co-cultivation, the amount of substrate (5.7g) and the substrate initial moisture (60.6%) were optimized to maximize the production of endoglunacase (121.56 U/g). For the monoculture of Botryosphaeria sp. AM01, it was possible to produce endoglunacase (168.99 U/g), using the concentration of NaNO3 at 6.0 g/L and 5.0 g as substrate amount. For the monoculture of Saccharicola sp. EJC04, the optimal condition for β- glycosidase production (750.37 U/g) was obtained using urea at 0.0836 g/L, initial substrate moisture at 49.2% and substrate amount of 3.84 g. The enzymatic extracts obtained under optimized conditions were used in the saccharification of sugarcane bagasse submitted to alkaline hydrothermal pretreatment with NaOH. The pre-treated bagasse characterization indicated 59.52, 31.62 and 11.32% as the contents of cellulose, hemicellulose and lignin, respectively. The saccharification performed with the enzymatic extract produced by Botryosphaeria sp. AM01 was more efficient in glucose obtainment, being selected for the experiments involving the optimization of this process. Under the optimized saccharification condition (18.828% bagasse load, enzyme loading of 410.71 total U of endoglucanase, at 50 °C, 280 rpm and 24h) the maximum glucose concentration of 8.05 mg/mL was obtained. Regarding the presence of fermentation inhibitors in the hydrolyzate, it was detected the presence of ferulic acid and vanillic acid at the concentrations of 0.111 and 0.054 g/L, respectively. The presence of 5-Hydroxymethylfurfural, furfural, syringic acid and coumaric acid was not detected. Since the concentrations of inhibitors present in the hydrolyzate are low, it has potential to be used in alcoholic fermentation processes. This study highlights the importance of the results obtained as basic research, since quantitative studies of cellulases production by the studied genus are not reported in literature. / CNPq: 147995/2013-2

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2018-03-21T11:51:42Z No. of bitstreams: 1 FrancinaldoLeiteDaSilva_TESE.pdf: 3609009 bytes, checksum: 2c514bec8990f69a112dbf03fff72a30 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2018-03-23T12:33:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 FrancinaldoLeiteDaSilva_TESE.pdf: 3609009 bytes, checksum: 2c514bec8990f69a112dbf03fff72a30 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-23T12:33:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FrancinaldoLeiteDaSilva_TESE.pdf: 3609009 bytes, checksum: 2c514bec8990f69a112dbf03fff72a30 (MD5) Previous issue date: 2017-12-19 / Nativa do Brasil, a Carna?ba (Copernicia prunifera) tem sido utilizada para diversos fins, incluindo a produ??o de cera a partir de suas folhas, cujo processo gera uma quantidade consider?vel de res?duo, o qual se caracteriza como uma fibra rica em celulose e, portanto, com um potencial para uso como fonte de carbono para a produ??o de enzimas celulol?ticas e etanol. A estrutura qu?mica desse material apresenta a celulose ligada a componentes estruturalmente complexos, como a hemicelulose e a lignina, o que dificulta a produ??o das celulases por fungos filamentosos, bem como, a sua hidr?lise enzim?tica, sendo imprescind?vel a utiliza??o de um pr?-tratamento para a viabiliza??o desses processos. O presente estudo avaliou o efeito de diferentes pr?-tratamentos na palha de carna?ba para a produ??o de enzimas lignocelulol?ticas e para a hidr?lise enzim?tica com vistas ? produ??o de etanol celul?sico por meio dos conceitos de biorrefinaria e microdestilaria. Na primeira etapa deste trabalho, o res?duo da palha de carna?ba foi submetido aos pr?-tratamentos hidrot?rmico (HT), alcalino (AL), ?cido alcalino (AA) e per?xido de hidrog?nio alcalino (A-HP). Os res?duos pr?-tratados e n?o tratado foram caracterizados quimicamente conforme o protocolo da National Renewable Energy Laboratory (NREL) e, fisicamente, por meio das an?lises de Microscopia Eletr?nica de Varredura (MEV), Difra??o de Raio X (DRX) e Espectroscopia de Infravermelho Transformada de Fourier (FTIR). Uma parte de cada res?duo foi utilizada para produ??o de enzimas por meio de Fermenta??o em Estado S?lido (FES), utilizando o fungo Trichoderma reesei CCT-2768. As atividades FPAse, CMCase, ?-glicosidase e xilanase dos extratos foram estimadas e a produ??o posteriormente otimizada. A outra parte dos res?duos foi submetida ? Sacarifica??o e Simult?nea Fermenta??o (SSF) com enzimas comerciais, utilizando as leveduras Saccharomyces cerevisiae UFLA CA11, Saccharomyces cerevisiae CAT-1 e Kluyveromyces marxianus ATCC-36907. Os resultados dos pr?-tratamentos AL, AA e A-HP se destacaram em termos de remo??o de lignina, segundo as an?lises qu?mica e f?sica dos res?duos. Os estudos evidenciaram que o pr?-tratamento da palha da carna?ba com A-HP possui maior capacidade de indu??o da produ??o de enzimas lignocelulol?ticas ao se comparar com outros res?duos lignocelul?sicos, como coco, caju e cana-de-a??car, pr?-tratados pelo mesmo m?todo. A otimiza??o da produ??o de enzimas lignocelulol?ticas permitiu a produ??o de um extrato enzim?tico com atividade FPase de 2,4 U/g e xilanases de 172 U/g. A aplica??o do extrato enzim?tico na hidr?lise do baga?o de cana-de-a??car pr?-tratado mostrou efici?ncia de 86,96%. A hidr?lise enzim?tica, com enzimas comerciais, do res?duo da carna?ba submetido ao pr?-tratamento AL, apresentou a maior convers?o de a??cares (64,43%) e, ao ser submetido ? SSF, produziu 7,53 g/L de etanol, usando Kluyveromyces marxianus ATCC-36907 cultivada a 45 ?C. Os resultados evidenciam, portanto, o potencial biotecnol?gico do res?duo da carna?ba para a produ??o de enzimas celulol?ticas e na obten??o de bioetanol em um arranjo de biorrefinaria e microdestilaria. / Native to Brazil, Carnauba (Copernicia prunifera) has been used for several purposes, including the wax production from its leaves, in the process that generates a considerable amount of residue. This residue is characterized as a fiber rich in cellulose and therefore with potential latent for use as a source of carbon for the production of cellulolytic enzymes and bioethanol. However, the chemical structure of this material presents cellulose bound to structurally complex components, such as hemicellulose and lignin, which hinders the production of cellulases by filamentous fungi, as well as its enzymatic hydrolysis, being essential to use of a pre-treatment for the viability of these processes. The present study evaluated the effect of different pre-treatments on carnauba straw for the production of lignocellulolytic enzymes and for the enzymatic hydrolysis with a view to the production of cellulosic ethanol through the concepts of biorefinery and micro-distillery. In the first stage, carnauba straw residue was submitted to hydrothermal (HT), alkaline (AL), alkaline acid (AA) and alkaline hydrogen peroxide (A-HP) pre-treatments. The pretreated and untreated residues were chemically characterized according to the National Renewable Energy Laboratory (NREL) protocol and, physically, by Scanning Electron Microscopy (MEV), X-Ray Diffraction (XRD) and Spectroscopy of Infrared by Fourier Transform (FTIR). A part of each residue was used to produce enzymes by means of Solid State Fermentation (FES), using the fungus Trichoderma reesei CCT-2768. The FPAse, CMCase, ?-glycosidase and xylanase activities of the extracts were estimated and the production was subsequently optimized. The other part of the residues was subjected to Saccharification and Simultaneous Fermentation (SSF) using commercial enzymes and Saccharomyces cerevisiae UFLA CA11, Saccharomyces cerevisiae CAT-1 and Kluyveromyces marxianus ATCC-36907. The results of the pretreatments AL, AA and A-HP stood out in terms of the removal of lignin, according to the chemical and physical analysis of the residues. The studies showed that pretreatment of carnauba straw with A-HP has a higher capacity to induce the production of lignocellulolytic enzymes when compared to other residues, such as coconut, cashew apple and sugar cane, pretreated by the same method. The optimization of the production of lignocellulolytic enzymes allowed the production of an enzymatic extract with FPase activity of 2.4 U/g and xylanases of 172 U/g. The application of the enzymatic extract in the hydrolysis of pretreated sugarcane bagasse showed efficiency of 86.96%. The use of AL pretreated carnauba residue in enzymatic hydrolysis, with commercial enzymes, showed a higher conversion of sugars (64.43%) and, when submitted to SSF, produced 7.53 g/L of ethanol, using Kluyveromyces marxianus ATCC-36907 cultured at 45 ?C. The results showed, therefore, the biotechnological potential of the carnauba residue for the production of cellulolytic enzymes and the production of bioethanol by means of biorefinery and micro distillery.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-07-18T15:55:27Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação Nina Rosa Mello.pdf: 820186 bytes, checksum: 6106e9129dd9ff187daf9d0b5c46f501 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-18T15:55:27Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação Nina Rosa Mello.pdf: 820186 bytes, checksum: 6106e9129dd9ff187daf9d0b5c46f501 (MD5) Previous issue date: 2015-05-28 / CAPEs / A palma forrageira é uma cactácea cultivada no semiárido nordestino, capaz de se desenvolver mesmo em solos deficientes em nutrientes e água. Por ser rica em carboidratos, tem um grande potencial para utilização em processos biotecnológicos para produção de diversos bioprodutos. O objetivo deste trabalho foi investigar a utilização da palma forrageira como substrato para a produção de enzimas microbianas de interesse industrial, em particular, para a aplicação na hidrólise de biomassas em biorrefinarias. Cladódios de Opuntia fícusindica, vulgarmente conhecida como palma gigante, foram fornecidos pelo Instituto Agronômico de Pernambuco (IPA) e utilizados em todos os experimentos. Inicialmente, foi realizado um ―screening‖ de microorganismos do gênero Bacillus, pertencentes à Coleção de Microrganismo do Departamento de Antibióticos. O ―screening‖ foi feito com 10 linhagens, em placas de Petri, em meio sólido contendo pó de palma seca como fonte de carbono. Entre as 7 linhagens capazes de crescer no meio sólido, a linhagem com colônia de maior diâmetro foi selecionada para investigação sobre a produção de enzimas celulolíticas, hemicelulolíticas e pectinolíticas em fermentação submersa. As fermentações submersas foram realizadas com a linhagem selecionada, Bacillussp. UFPEDA 472, e outros 3 micro-organismos: Trichoderma reesei RUT C-30, Aspergillus awamori e Streptomyces rocheiUFPEDA 3414, já reconhecidos como bons produtores de enzimas. A produção de atividades enzimáticas foi investigada em frascos agitados em mesa agitadora (New Brunswick Scientific, C25KC) e em biorreator de bancada instrumentado (New Brunswick Scientific, Bioflo110), utilizando-se o pó e a fração péctica da palma, respectivamente. As condições de aeração e agitação do reator foram: 1 vvm e 500 rpm, respectivamente; a temperatura e o pH foram controlados, respectivamente, em: 30°C e 5,0, para os fungos filamentosos, 30°C e 7,0, para Bacillus sp., e 37°C e 6,0 para S. rochei. Atividades enzimáticas FPase, CMCase, xilanase e pectinase foram determinadas durante as fermentações utilizando-se como substratos: papel de filtro Whatman nº1, carboximetilcelulose 4%, xilana 1% e pectina cítrica 1%, respectivamente. As concentrações de açúcares e ácido galacturônico foram realizadas por cromatografia líquida de alta eficiência (Agilent, Série 1100). A palma e a sua fração péctica foram capazes de induzir a produção de todas as atividades enzimáticas investigadas em T. reesei, principalmente xilanase (7,75 UI/mL), mas baixas atividades celulolíticas foram observadas para os outros microorganismos. Por outro lado, maiores atividades pectinolíticas foram observadas para S. rochei e A. awamori (2,24 UI/mL e 1,84 UI/mL, respectivamente). Os resultados levaram à conclusão de que a biomassa de cladódios da palma forrageira gigante e a sua fração péctica são substratos potenciais para produção de enzimas – em particular, por Trichoderma reesei RUT C30 – capazes de atuar na hidrólise de biomassas lignocelulósicas em biorrefinarias. / The prickly pear is a cactus cultivated in the semi-arid northeast region of Brazil, able to grow even in soil poor in nutrients and water. Being rich in carbohydrates, it has great potential for use in biotechnological processes for production of various bioproducts. The aim of this study was to investigate the use of prickly pear as a substrate for the production of microbial enzymes of industrial interest, in particular for application in biomass hydrolysis in biorefineries. Cladodes of Opuntia ficus-indica, commonly known as giant palm in Brazil, were provided by the Agronomic Institute of Pernambuco (IPA) and used in all experiments. Initially, a screeningwas carried out with microrganisms of the genus Bacillusfrom the Microbial Collection of the Department of Antibiotics. The screening was performed with 10 strains in Petri dishes on solid medium containing cactus dry powder as a carbon source. Among the 7 strains capable of growing on the solid medium, the strain with the larger colony diameter was selected for investigation on the production of cellulolytic, pectinolytic and hemicellulolytic enzymes in submerged fermentation. The submerged fermentations were carried out with the selected strain, Bacillus sp. UFPEDA 472, and other three microorganisms: Trichoderma reesei RUT C-30, Aspergillus awamori and Streptomyces rocheiUFPEDA 3414, already recognized as good producers of enzymes. The production of enzyme activities was investigated in Erlenmeyer flasks in rotatory shaker (New Brunswick Scientific, C25KC) and instrumented bench bioreactor (New Brunswick Scientific, Bioflo110), using the powder and pectin fraction from the cactus, respectively. The conditions of aeration and agitation of the reactor were: 1 vvm and 500 rpm, respectively; the temperature and pH were controlled respectively at: 30 ° C and 5.0 for filamentous fungi, 30 ° C and 7.0 for Bacillus sp., and 37 ° C and 6.0 for S. rochei. FPase, CMCase, xylanase and pectinase enzymatic activities were determined during the fermentations using Whatman nº1 filter paper, carboxymethylcellulose 4%, xylan 1% and citrus pectin 1%, as substrates, respectively. The concentrations of sugars and galacturonic acid were determined by highperformance liquid chromatography (Agilent Technologies, 1100 Series). The cactus and its pectic fraction were able to induce the production of all enzyme activities investigated in T. reesei, mostly xylanase (7,75 UI/mL), but lower cellulolytic activities were observed for the other microorganisms. On the other hand, higher pectinolytic activities were observed for S. rochei and A. awamori (2,24 UI/mL and 1,84 UI/mL, respectively). It was concluded that the cladodes biomass of giant cactus and its pectin fraction are potential substrates for the production of enzymes - in particular by Trichoderma reesei RUT C30 - able to act in the hydrolysis of lignocellulosic biomass in biorefineries.

Submitted by Marlene Santos (marlene.bc.ufg@gmail.com) on 2014-11-10T18:07:11Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Douglas Endrigo Perez Pereia - 2014.pdf: 1726049 bytes, checksum: 6458dcad45ca242b032db7ff26c4f792 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Silva (jtas29@gmail.com) on 2014-11-10T20:00:00Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Douglas Endrigo Perez Pereia - 2014.pdf: 1726049 bytes, checksum: 6458dcad45ca242b032db7ff26c4f792 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-10T20:00:00Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Douglas Endrigo Perez Pereia - 2014.pdf: 1726049 bytes, checksum: 6458dcad45ca242b032db7ff26c4f792 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2013-05-06 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Lignocellulosic biomass is constituted by cellulose, hemicellulose and lignin in the plant cell walls. The conversion of lignocellulose to fermentable sugars mainly depends on the action of a complex of enzymes that hydrolyze cellulose and hemicellulose. This study was to analyze the production of cellulases and xylanases by fungi isolated from soil and decaying material in Cerrado. Initially, the fungi were analyzed for cellulase production capacity among the fungal cellulase-producing fungus capable of producing the highest levels of cellulase was selected for the experiments of xylanase and cellulase production by submerged fermentation and biochemical analysis of the enzyme secreted. Among the isolated fungi, fungus called IFBMD01 was that higher activity of cellulase in the supernatant when cultivated with wheat bran as carbon source. This was identified as Aspergillus cf niger. The enzymes studied with their respective results were: FPase with better production time of 7 days, showing activity of 0.10 U / mL, optimum pH 5.5, optimum temperature of 60 ° C; CMCase with better time production 6 days, showing activity of 8.19 U / mL, pH optimum of 5, optimum temperature of 70 º C; Avicelase with better production time of 9 days, showing activity of 0.01 U / mL, pH optimum of 5.5 and optimum temperature of 60 ° C; xylanase, with better production time 3 days, showing activity of 35.5 U / mL, and the optimum pH of 5 and the optimum temperature of 50 ° C, the β-Glycosidase, with higher production on the sixth day showing activity of 0.98 U / mL, with the optimum pH 5 and optimum temperature of 60 ° C. The activity of β-glucosidase showing in the culture supernatant was influenced by the ions Mn2 +, NH4, K +, Mg2 +, Ca2 +, Ba2 +, Al3 +, Na +, and Co2+, as well as EDTA, glucose, xylose and cellobiose. In the culture supernatant of the fungus A. niger IFBMD01 grown on FT for 3 and 6 days protein bands were visualized with activity against xylan and CMC molecular weight be 30 to be 66 kDa. / A biomassa lignocelulósica é constituída pela celulose, hemicelulose e lignina, presentes na parede das células vegetais. A xilana é o principal componente da fração de hemicelulose da lignocelulose. A conversão da lignocelulose à açúcares fermentáveis é realizada por um complexo de celulases e xilanases: enzimas que hidrolisam as frações de celulose e xilana. O objetivo deste trabalho foi analisar a produção de celulases e xilanases por fungos isolados a partir de solo e material em decomposição do Bioma Cerrado. Inicialmente, os fungos foram analisados quanto à capacidade de produção de celulases por atividade em placa, neste experimento, os fungos produtores de maiores níveis de celulases foram selecionados para os experimentos de produção de celulases e xilanases por fermentação submersa utilizando meio suplementado com resíduos lignocelulósicos como fonte de carbono. Dentre os fungos analisados, o isolado IFBMD01 apresentou maior atividade de celulases e xilanases no sobrenadante de cultura do fungo cultivado em meio com farelo de trigo, sendo que o pico de produção FPAses, CMCases, Avicelases e xilanases foram obtidos após 7, 6, 9 e 3 dias de cultivo respectivamente. A caracterização bioquímica das celulases e xilanases produzidas pelo isolado IFBMD01 demonstrou que: as enzimas com atividade de FPase apresentaram atividade de 0,10 U/mL, pH e temperatura ótimos de 5,5e 60ºC; as CMCases apresentaram atividade de 8,19 U/mL, pH ótimo de 5 e temperatura ótima de 70ºC; as Avicelases apresentaram atividade de 0,01 U/mL, pH ótimo de 5,5 e temperatura ótima de 60ºC; as xilanase apresentaram atividade de 35,5 U/mL, sendo o pH ótimo de 5 e a temperatura ótima de 50ºC e as β-glicosidases apresentaram atividade de 0,98 U/mL, com o pH ótimo de 5 e temperatura ótima de 60ºC. A atividade de β-glicosidase presente no sobrenadante de cultura foi influenciada pelos íons Mn2+, NH4, K+, Mg2+, Ca2+, Ba2+, Al3+, Na+ e Co2+, assim como por EDTA, glicose, xilose e celobiose. No sobrenadante de cultura do isolado IFBMD01 cultivado em FT por 3 e 6 dias foram visualizadas bandas de proteínas com atividade contra xilana e CMC, com massa molecular aproximada de 30 a 66 kDa. A identificação morfológica e molecular do isolado IFBMD01 demonstrou que é um isolado de Aspergillus cf niger.

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