Orientador: Yong Kun Park / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-17T11:06:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_Robertoda_D.pdf: 3928419 bytes, checksum: 6a3a3ff3073444bc5e1188241ea0cebc (MD5) Previous issue date: 1992 / Resumo: Uma linhagem de fungo termófilo xilanolítico Humicola sp foi isolada a partir de madeira em decomposição da floresta Amazônica, O fungo produziu quantidade significativa de xilanases termoestáveis quando cultivado a 50ºC em meio de farelo de trigo. A produção de avicelase foi desprezível e de extrato enzimático bruto hidrolsou xilano a 60%, como xilose. Além de atividade de xiIanase o extrato enzimático bruto apresentou atividade de CMCase e de ?-glicosidase que foram caracterizadas fisico-quimicamente. A xilanase termoestável a 60°C por 1 hora, foi purificada através de cromatografia em caluna de DEAE-Sephadex A-50 e CM-Sephadex C-50 e revelou três frações de proteínas com atividades xilanásicas, A fração X/1 não se ligou à coluna de DEAE-Sephadex A-50 e foi eluida no volume correspondente ao volume morto da coluna. Os pHs ótimos e temperaturas ótimas das xilanases purificadas foram; 5,0-5,6 e 75°C (X-I); 4,2 e 65ºC (X-II); 5,0-5,6 e 75°C X-III). HgCl2 inibiu completamente as três xilanases, CuSO4.H2O inibiu-as fortemente e MgSO4.7H2O, CoCl2.6H20, FeCl3.6H20 e EDTA acarretaram inibições siqnificativas. CaCl2 estimulou a atividade das três xilanases enquanto iodoacetamida não afetou a atividade destas enzimas. Os pesas moleculares das xilanases X-I e X-II foram 30.000 Da e 43.000 Da, respectivamente. As xilanases X-I e X-III são endoxílanases e hidrolisaram xilano produzindo xilose, xilobiose, xilotriose e outros xiloligossacarídeos. A xilanase X-II é exoxilanase cujo produto da ação sobre xilano foi unicamente xilose. A fração X-I não apresentou nenhuma outra atividade enzimática, enquanto as frações X-II e X-III mostraram atividades de CMCase e de arabinofuranosidase. A polpa de eucalipto branqueada, obtida por processo Kraft, quando tratada com a xilanase X-I resultou em melhora da qualidade do papel (alvura o viscosidade). Entretanto, o tratamento com as xiIanases X-II e X-III aumentou a alvura mas reduziu a viscosidade devido a degradação da celullulose. O tratamento com a enzima bruta também melhorou a qualidade da polpa porque o extrato enzimático bruto possui baixa atividade CMCase / Abstract: Thermophilic mold strain, Humicola sp. 179-5, which was isolated from decayed wood in the tropical Amazon forest, produced thermostable extracellular xylanases at 60ºC. The xylanases were purified by DEAE-Sephadex and CM-Sephadex C-50 gel column chromatographies and three fractions of protein with xylanase activity were found. The optima pH and temperature of the purified xylanases activities were 5.0-5.6 and 75ºC (X-I); 4.2 and 65°C (X-II) and 5.0-5.6 and 75°C (X-III). HgCI2 completely inhibited the three xylanases CuSO4.5H2O strongly inhibited all three xylanases and MgSO4.7H2O, COCI2.6H2O, FeCl3.6H2O and EDTA showed considerable inhibition. CaCl2 stimulated the activity of the three xylanases. Molecular weights of xylanase X-I and X-II were 30.000 and 43.000. Xylanase X-I is an endoxylanase and no other enzyme activity was found, xylanase X-II is a xylosidase besides showing CMCase and arabinosidase activities. The xylanase X-III is also endoxylanase and the enzyme showed arabinosidase and CMCase activities higher than xylanase X-II. Treatment of the purified enzymes including crude enzyme to the bleached Kraft eucalyptus pulp demonstrated that xylanase X-I improved the pulp for paper production, whereas xylanases X-II and X-III increased the brightness of pulp but decreased viscosity due to degradation of cellulose. Crude enzymes also improved the pulp quality because the enzyme contained low CMCase activity / Doutorado / Doutor em Ciência de Alimentos

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Programa de Pós-graduação em Biotecnologia / Made available in DSpace on 2013-07-15T23:42:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 225093.pdf: 325315 bytes, checksum: d212dc9ded12ee738948d769206717c9 (MD5) / Fungos como os basidiomicetes podem crescer e frutificar em substratos lignocelulósicos em função de sua capacidade de produzir enzimas hidrolíticas e oxidativas e as liberar para o meio extracelular. Resultado disso é a degradação da lignocelulose e correspondente produção de biomassa vegetativa. O monitoramento da degradação pode fornecer importantes informações sobre a eficiência na conversão da lignocelulose. No presente trabalho definiu-se o perfil enzimático de Agaricus brasiliensis em cultivo tradicional (Substrato compostado) e axênico (Substrato não compostado), assim como monitorou-se a produção de massa miceliana e a degradação da lignocelulose através de análises da lignina Klason, espectroscopia de infravermelho (FTIR), pH e relação C/N. A. brasiliensis produziu enzimas como lacase, manganês peroxidase, ß-glicosidase e xilanase em ambos substratos. A atividade de lacase foi elevada quando comparada a Mn peroxidase, principalmente em cultivo axênico. A xilanase apresentou níveis mais elevados de atividade enzimática em cultivo tradicional. Houve a formação de maior massa miceliana em cultivo tradicional. A atividade de lacase e a biossíntese de proteínas apresentaram correlação significativa com a biomassa vegetativa produzida em cultivo tradicional. No cultivo tradicional houve aumento na concentração relativa de lignina, em cultivo axênico houve redução. Os espectros de infravermelho evidenciaram consumo mais acentuado dos polissacarídeos (1110cm-1) no cultivo tradicional. As variações de pH evidenciaram uma tendência para acidificação em ambos substratos. A relação C/N reduziu-se no tradicional e elevou-se no axênico. Os resultados obtidos indicam que o fungo tem maior facilidade de crescimento em substratos degradados, no entanto, pode crescer nos dois tipos de substratos, utilizando os componentes lignocelulósicos de forma diferenciada.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Programa de Pós-graduação em Biotecnologia / Made available in DSpace on 2013-07-16T01:08:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 221599.pdf: 325315 bytes, checksum: d212dc9ded12ee738948d769206717c9 (MD5) / Fungos como os basidiomicetes podem crescer e frutificar em substratos lignocelulósicos em função de sua capacidade de produzir enzimas hidrolíticas e oxidativas e as liberar para o meio extracelular. Resultado disso é a degradação da lignocelulose e correspondente produção de biomassa vegetativa. O monitoramento da degradação pode fornecer importantes informações sobre a eficiência na conversão da lignocelulose. No presente trabalho definiu-se o perfil enzimático de Agaricus brasiliensis em cultivo tradicional (Substrato compostado) e axênico (Substrato não compostado), assim como monitorou-se a produção de massa miceliana e a degradação da lignocelulose através de análises da lignina Klason, espectroscopia de infravermelho (FTIR), pH e relação C/N. A. brasiliensis produziu enzimas como lacase, manganês peroxidase, ß-glicosidase e xilanase em ambos substratos. A atividade de lacase foi elevada quando comparada a Mn peroxidase, principalmente em cultivo axênico. A xilanase apresentou níveis mais elevados de atividade enzimática em cultivo tradicional. Houve a formação de maior massa miceliana em cultivo tradicional. A atividade de lacase e a biossíntese de proteínas apresentaram correlação significativa com a biomassa vegetativa produzida em cultivo tradicional. No cultivo tradicional houve aumento na concentração relativa de lignina, em cultivo axênico houve redução. Os espectros de infravermelho evidenciaram consumo mais acentuado dos polissacarídeos (1110cm-1) no cultivo tradicional. As variações de pH evidenciaram uma tendência para acidificação em ambos substratos. A relação C/N reduziu-se no tradicional e elevou-se no axênico. Os resultados obtidos indicam que o fungo tem maior facilidade de crescimento em substratos degradados, no entanto, pode crescer nos dois tipos de substratos, utilizando os componentes lignocelulósicos de forma diferenciada.

Orientador: Lucia Regina Durrant / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-22T08:53:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pavarina_ErikaCristina_M.pdf: 5888570 bytes, checksum: 9bb8a3c72dae3271547cae3cd3568695 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: A celulose é o principal constituinte da parede celular das plantas terrestres e é uma das maiores fonte de carbono renováveis. O sistema enzimático que desintegra a celulose compreende, as endoglucanases (CMCase), exoglucanases e f3-glicosidases. Neste trabalho foram utilizados 10 microrganismos isolados de amostras de solo, sendo que após análise das atividades enzimáticas (celulolíticas e ligninolíticas), 5linhagens foram selecionadas e utilizadas em estudos de produção de enzimas que promovem a degradação de materiais celulósicos e provável fermentação destes materiais a etanol. Celulose microcristalina, xilana, papel de filtro e resíduos agroindustriais foram utilizados como fonte de carbono em um meio específico contendo sais minerais, vitaminas e como agente redutor cisteína. A maior atividade de avicelase foi obtida com o microrganismo H2 após crescimento em meio contendo xilana sob condição microaerofilica. A linhagem H2 também apresentou alta atividade de carboximetilcelulase, quando crescido em meio bagaço de cana sob condição microaerofilica, e o máximo de atividade xilanase foi obtido quando a linhagem F.20 foi crescida em meio xilana sob condição microaerofilica. A maior produção de ß-glicosidase foi obtida pelo microrganismo LH5 após crescimento em meia serragem sob condição microaerofilica. Os microrganismos F.20, Geotrichum sp (LD) e LH5 produziram etanol sob condição de agitação e posterior microaerofilia quando crescidos nos meios contendo papel de filtro, bagaço de cana e serragem. Enquanto que os microrganismos H2 e Trichocladium canadense (Q10) apresentaram produção de etanol após crescimento em meio contendo xilana sob condição microaerofilica. Os monômeros de celulose e hemicelulose foram utilizados como fonte de carbono para verificar a capacidade de utilização destes microrganismos selecionados. A linhagem F.20 apresentou desenvolvimento ótimo da massa micelial para a maioria dos substratos utilizados / Abstract: Cellulose is the main constituent of the cell walls of terrestrial plants and is one of the biggest renewable carbon sources. The enzymatic system that degrades cellulose comprises the endoglucanases (CMCase), exoglucanases and ß-glucosidases. In this work were used ten microorganisms isolated from soil samples and after the analysis of enzymatic activities (cellulolytic and lignicellulolytic), 5 microorganisms were selected and used in studies of the production of enzymes that promote the degradation of cellulosic materials and the production of ethanol. Avicel, xylan, Whatman nº1 paper and agro industrial wastes were used as carbon sources in a specific medium containing mineral salts, vitamins and cystein as a reducing agent. The best activity of avicelase was achieved with the microorganism H2 after growth in a medium containing xylan under microaerophylic conditions. The microorganism H2 also presented higher carboximethylcellulase activity when incubated in sugar-cane bagasse medium under microaerophylic conditions, and a maximum value of xylanase activity was achieved with the microorganism F.20 when grown in xylan medium under microaerophylic conditions. The higher production of ß-glucosidase was achieved with the strain LH5 after growing in a sawdust medium under microaerophylic conditions. The microorganisms F.20, LH5 and Geotrichum sp (LD) produced ethanol under the combined shaking followed by microaerophylic conditions when grown in Whatman n°1, sugar-cane bagasse and sawdust media. On the other hand, the strains H2 and Trichocladium canadense (Q10) presented ethanol production when grown in xylan medium under microaerophylic conditions. Cellulose and hemicellulose monomers were used as the carbon sources. The strain F.20 showed optimum development of mycelial mass for almost all the substrates utilized / Mestrado / Mestre em Ciência de Alimentos

Orientador: Lucia Regina Durrant / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-02T22:06:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pavarina_ErikaCristina_D.pdf: 37450116 bytes, checksum: e77122db8b0fffd43e33fb0f9365a346 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: A maior fração que compõe a biomassa lignocelulósica é a celulose, representando o material orgânico renovável mais abundante e viável, que através de conversão biológica, química ou fisiológica, leva a formação de produtos de interesse econômico. A degradação biológica do materiallignocelulósico constitui uma das etapas mais importantes do ciclo do carbono. Muitos microrganismos possuem a habilidade de degradar o material lignocelulósico em diferentes graus, metabolizando os compostos intermediários de baixo peso molecular. Os microrganismos celulolíticos possuem um papel importante na degradação da celulose, uma vez que as hifas destes fungos penetram na madeira, liberam enzimas e degradam o material lignocelulósico. A maioria dos microrganismos conhecidos em degradar a celulose eficientemente, produzem um conjunto de enzimas com diferentes especificidades, atuando juntas em sinergismo. A capacidade de produção de enzimas ligninolíticas sob condição microaeróbica pode conferir ao microrganismo vantagem seletiva para sua sobrevivência em meio natural, proporcionando a este uma maior versatilidade em relação aos estritamente aeróbios ou anaeróbios. A fim de verificar a capacidade dos fungos em degradar materiallignocelulósico sob diferentes condições microaeróbica, foram testados 7 microrganismos, selecionando-se 3 linhagens: linhagem H2 (basidiomiceto); Geotrichum terrestre (levedura) e Fusarium oxysporum (fungo imperfeito). As linhagens apresentaram maiores produções das enzimas lignocelulolíticas após crescimento em meio complemento (adição de tween 80, Mn02, e ausência de cisteína) quando comparados os resultados obtidos após cultivo em meio nutriente. De acordo com os resultados obtidos durante o desenvolvimento deste trabalho verificou-se que o tween 80 tem influência na secreção enzimática, pois houve aumento na produção das enzimas pelas linhagens. Com relação aos produtos de fermentação obtidos pode-se observar que algumas linhagens apresentaram melhor produção quando tween 80 foi adicionado ao meio, como por exemplo a linhagem G. terrestre que apresentou maior produção de ácido cítrico, ácido tartárico, ácido lático e ácido acético, e pela linhagem H2 com maior produção de etanol. De uma forma geral todos os microrganismos testados foram capazes de degradar e fermentar o material lignocelulósico nas diferentes concentrações de substratos (1%-20%) e produzir as enzimas celulolíticas e ligninolíticas sob condições de baixa oxigenação. Este resultado é importante, uma vez que a degradação da lignina é conhecida como um processo oxidativo e a possibilidade de sua degradação ocorrer em ambientes microaeróbicos implica em novas oportunidades de aplicações biotecnológicas. / Abstract: Cellulose accounts for the major part of lignocellulose found in nature, and consequently, its degradation is essential for the operation of the global carbon cycle. Lignocellulose, such as wood, is mainly composed of a mixture of cellulose (40%), hemicellulose (20-30%), and lignin (15-30%). An association of enzymes acting in a concerted fashion degrades cellulose. This cellulase enzyme system consists of three major components, which are referred to as endoglucanase (carboximethylcellulase), exoglucanase (avicelase), and cellobiase (beta-glucosidase). These enzymatic components act synergistically in the hydrolysis of crystalline cellulose. The process by which the microorganisms degrade lignin is oxidative, involving enzymes such as lignin peroxidase, manganese peroxidase, and laccase. Cellulolytic microorganisms are found among various taxonomic groups. They include fungi and bacteria, aerobes and anaerobes, mesophiles and thermophiles and occupy a variety of habitats. Only a few groups of microorganisms are capable of degrading the complex lignin polymers and the white-rot fungi, which cause the greatest degree of mineralization, best exemplify them. Most of the lignocelluloses in nature are oxidized to carbon dioxide by aerobic microorganisms, but a substantial amount is degraded in anaerobic environments such as soil and mud that contain plant material. To verify the microbial capacity to degrade lignocellulosic material under microaerophilic conditions, seven strains were studied and three were selected: Geotríchum terrestre, Fusarium oxysporum and H2 strain (basidiomycete). The results obtained with strains H2, F. oxysporum and G. terrestre suggest that they prefer lower oxygen concentratioris for growth and enzyme production. Lignocellulolytic activities were detected in ali strains but varied with the carbon source used. The highest levels of these activities were produced by strains after growth in the complement media (addition of Tween 80, MnO2, without cystein), when compared with the result obtained after growth in nutrient media. The results obtained in this study showed that Tween 80 influences the enzymatic activity, due to better enzyme production. Ethanol and other non-gaseous fermentation products were detected following HPLC analysis. Strain H2 showed a greater production of ethanol and G. terrestre of citrate, tartarate, lactate and acetate. Since they produce enzymes necessary for the breakdown of lignocellulosic materiais and utilize most of the degradation products for growth, these strains show great potential for novel biotechnological applications. / Doutorado / Doutor em Ciência de Alimentos

Orientador : Nelson Eduardo Duran Caballero / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-17T14:26:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ReyesRodriguez_JuanLuis_D.pdf: 6553044 bytes, checksum: 89fb3887ec54fb3d1eef64d8984075b6 (MD5) Previous issue date: 1988 / Doutorado

Orientador: Alessandro de Mello Varani / Coorientador: Lucia Maria Carareto Alves / Banca: Victor Satler Pylro / Banca: Jackson Antonio Marcondes de Souza / Resumo: A indústria sucroalcooleira gera elevado número de resíduos de origem da biomassa lignocelulósica que apresentam grande potencial para produção de biocombustíveis, em particular o etanol de segunda geração. Uma das formas promissoras para a desconstrução da biomassa lignocelulósica é através da utilização de consórcios bacterianos que produzem enzimas altamente específicas com a capacidade de quebrar a estrutura da lignocelulose. Porém, para a otimização desse processo é importante entender as funções metabólicas presentes nesses consórcios degradadores de biomassa. Portanto, esse estudo objetivou identificar e classificar a composição de uma comunidade bacteriana proveniente de consórcio oriundo de solo contendo bagaço de cana-de-açúcar em decomposição e avaliar sua capacidade metabólica através de sequenciamento genômico de alto rendimento e análises de bioinformática. Esse consórcio foi cultivado durante vinte semanas, sendo que amostras de DNA foram extraídas para sequenciamento a cada sete dias. O sequenciamento da subunidade 16S do operon ribossomal (16S rRNA) foi realizado utilizando a plataforma Ion PGM™, enquanto que o sequenciamento do DNA total foi realizado na plataforma HiSeq 2500, Illumina®. Os resultados do sequenciamento do 16S rRNA indicam 5 diferentes famílias bacterianas ao longo das 20 semanas, sendo Burkholderiaceae (73%) e Rhodanobacteraceae (24%) as mais abundantes. Análises do potencial funcional do consórcio realizadas através dos programas PICRUSt e ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The sugarcane ethanol industry generates a number of residues related to the lignocellulosic biomass which exhibit potential for the production of biofuels, in particular second generation ethanol. One of the promising ways for the deconstruction of lignocellulosic biomass to valuable products is through the use of bacterial consortia. These consortia encode a specific set of enzymes capable to metabolize and decompose the lignocellulose structure. However, to optimize this process, the metabolic functions present in a biomass-degrading consortia must be well known. Therefore, this study aimed to unravel the taxonomic composition, and to evaluate the metabolic profile of a bacterial consortium from a sugar-cane derived soil containing decomposing straw, through high-throughput genomic sequencing and bioinformatics analyzes. The selected consortium was cultivated in laboratory for twenty weeks, and DNA samples were extracted for sequencing every seven days. The 16S subunit of the ribosomal operon (16S rRNA) and total DNA sequencing were performed through the Ion PGM™ (Thermo Fischer) and HiSeq 2500 (Illumina) platforms, respectively. The 16S rRNA sequencing indicate at least 5 different bacterial families during the 20 weeks of cultivation. The Burkholderiaceae (73%) and Rhodanobacteraceae (24%) are the most abundant. Functional analyses, indicate an enrichment of the transporter-related function, including ABC-transporters mainly in the first week of cultivation, suggesting a probable role related with the decomposing of the lignocellulolytic material. The whole metagenome sequencing uncover the genomic sequence of one of the most abundant organisms present in the consortium (abundance ~24% of the sequenced reads). This genome was finished and circularized, exhibiting 4,758,639 bp, GC% of 65.25, a... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Submitted by NAIANI TARTARINE (naiani_tartarine@hotmail.com) on 2018-08-08T16:35:25Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Naiani Tartarine. Versão Final. 08-08-2018.pdf: 1927524 bytes, checksum: 255d76b50d4bdc679889756ec1ed3f76 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Carolina Gonçalves Bet null (abet@iq.unesp.br) on 2018-08-09T17:51:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 tartarine_n_me_araiq_int.pdf: 1924939 bytes, checksum: 1ba7b3053894e906ae5c9f93a64cd9ba (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-09T17:51:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tartarine_n_me_araiq_int.pdf: 1924939 bytes, checksum: 1ba7b3053894e906ae5c9f93a64cd9ba (MD5) Previous issue date: 2018-07-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Celulases microbianas têm sido empregadas na sacarificação de materiais lignocelulósicos para a obtenção de glicose, visando a produção de etanol celulósico. Entretanto, o custo dessas enzimas encarece o processo, e por isso a produção das mesmas a partir de fungos filamentosos cultivados em materiais lignocelulósicos, substratos de baixo custo, amplamente disponíveis e indutores da síntese enzimática, torna-se uma boa opção. Neste trabalho, com o objetivo de melhorar a produção de celulases através de metodologias de planejamento de experimentos, foram utilizados dois fungos endofíticos, cultivados por fermentação submersa (FSbm), usando como substratos o farelo de soja e a palha de cana de açúcar pré-tratada hidrotermicamente, cedida pela empresa GranBio, em cultivos isolados e co-cultivos, agitados. As atividades máximas obtidas nos extratos enzimáticos produzidos por planejamento experimental foram de 3,77 U/mL e 3,66 U/mL de endoglucanase, e 18,8 U/mL e 17,5 U/mL de β-glicosidase, no co-cultivo dos fungos Botryosphaeria sp. AM01 e Saccharicola sp. EJC04, e no cultivo isolado de Botryosphaeria sp. AM01, respectivamente. As condições ótimas de atividade das enzimas endoglucanase e β-glicosidase do melhor extrato foram pH 5,5 e 60 ºC. Estas enzimas foram estáveis quando incubadas por 24 horas em pH 5,0 e 5,5, e menos de 20% da atividade de ambas foi perdida entre 35 e 55 ºC. Os ensaios de inibição por glicose mostraram que a β-glicosidase tem sua atividade reduzida proporcionalmente ao fornecimento deste açúcar, porém, mesmo com a máxima quantidade de glicose fornecida (12 mmol/L), a atividade relativa mostrou-se mediana (64 %). Em relação à influência do etanol, a presença de 5 e 10% deste álcool aumentou em 4 e 5 %, respectivamente, a atividade enzimática de β-glicosidase, ocorrendo inibição em concentrações superiores. Em relação à sacarificação das palhas de cana, as maiores concentrações de glicose foram obtidas quando utilizaram-se a palha submetida a pré-tratamento hidrotérmico ácido seguido de alcalino (3,29 mg/mL) e a palha pré-tratada hidrotermicamente cedida pela empresa GranBio (2,66 mg/mL). / Microbial cellulases have been used in the saccharification of lignocellulosic materials to obtain glucose, aiming to produce cellulosic ethanol. However, the cost of these enzymes makes the process expensive, so their production from filamentous fungi grown in lignocellulosic materials, low-cost and widely available substrates and inducers of enzymatic synthesis, is a good option. In order to improve cellulase production through experiment planning methodologies, two endophytic fungi, were cultivated by submerged fermentation (FSbm). Soybean meal and hydrothermally pretreated sugarcane straw, provided by GranBio, were used as substrate, in agitated isolated cultures and co-cultivations. The maximal activities obtained in the enzymatic extracts produced by the experimental design were 3.77 U/mL and 3.66 U/mL endoglucanase and 18.8 U/mL and 17.5 U/mL β-glycosidase in the co-cultivation of the fungi Botryosphaeria sp. AM01 and Saccharicola sp. EJC04, and in the isolated cultivation of Botryosphaeria sp. AM01, respectively.. The optimal activity conditions of the endoglucanase and β-glucosidase enzymes from the best selected extract were pH 5.5 and 60 ° C. These enzymes were stable when incubated for 24 hours at pH 5.0 and 5.5, and less than 20% of the activity of both of them was lost at 35-55 °C. The glucose-inhibition assays showed that β-glucosidase activity was reduced proportionally to the supply of this sugar, but even with the maximum amount of glucose supply (12 mmol/L), the relative activity was shown to be median (64 %). Regarding the influence of ethanol, the presence of 5 and 10% of this alcohol increased in 4 and 5%, respectively, the enzymatic activity of β-glucosidase, occurring inhibition in higher concentrations. Regarding the saccharification of sugarcane straw, the highest glucose concentrations were obtained with the straws that were submitted to the acid hydrothermal treatment followed by the alkaline treatment (3.29 mg/mL) and the hydrothermally pretreated straw provided by the company GranBio (2.66 mg/mL).

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Bioquímica, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-06-25T23:00:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 315055.pdf: 2283470 bytes, checksum: a4150a222669fb20b9c9a65183fb3564 (MD5) / A crescente preocupação com o futuro esgotamento dos combustíveis fósseis tem impulsionado o desenvolvimento de novas tecnologias para produção de combustíveis alternativos como o etanol. O etanol de segunda geração é dependente da fermentação dos açúcares que constituem a biomassa lignocelulósica, composta por lignina, celulose e hemicelulose. A hemicelulose é composta tanto por hexoses como por pentoses. A xilose é a pentose predominante na lignocelulose, e o segundo açúcar mais abundante na natureza. A levedura Saccharomyces cerevisiae, principal microrganismo utilizado na produção de etanol de primeira geração, é incapaz de fermentar essa pentose. Por essa razão, pesquisas para identificar novas leveduras capazes de fermentar a xilose têm enorme aplicação biotecnológica. Neste trabalho foram analisadas 42 linhagens de leveduras, isoladas de madeira em decomposição na biodiversidade brasileira, como possíveis leveduras fermentadoras de xilose. Entre essas leveduras, quatro novas espécies fermentadoras de xilose foram classificadas e denominadas Spathaspora brasiliensis, Spathaspora roraimanensis, Spathaspora suhii, e Spathaspora xylofermentans. Essas diferentes leveduras Spathaspora apresentaram diferentes rendimentos na produção de etanol quando crescidas em meios contendo xilose ou glicose como fonte de carbono, quando fermentam em sistema de batelada misturas de xilose e glicose, ou hidrolisados enzimáticos de bagaço de cana-de-açúcar. Nossos resultados indicam que as espécies S. roraimanensis, S. xylofermentans e as já conhecidas S. passalidarum e S. arborariae, apresentam os melhores rendimentos na produção de etanol durante a fermentação de xilose. Finalmente, analisamos a expressão relativa de genes, presentes no genoma da levedura S. arborariae, possivelmente envolvidos na metabolização de xilose. Nossos resultados mostraram uma maior expressão relativa de 4 genes (que codificam para as enzimas xilose redutase e xilulocinase, e dois transportadores de xilose) nas células cultivadas em xilose, quando comparado com células crescidas em glicose. Estes novos genes constituem interessantes alvos para, através de engenharia genética, otimizar a produção de etanol a partir de hidrolisados da biomassa lignocelulósica.<br> / Abstract : Growing concerns with the future depletion of fossil fuels has driven the development of new technologies for the production of alternative fuels like ethanol. Second generation ethanol depends on the fermentation of sugars from lignocellulosic biomass, composed of lignin, cellulose and hemicellulose. Hemicellulose contains both hexoses and pentoses. Xylose is the predominant pentose in lignocellulose, and the second most abundant sugar in nature. The yeast Saccharomyces cerevisiae, the major microorganism used in the production of first generation ethanol, is unable to ferment this pentose. Therefore, studies aiming the identification of new yeasts capable of fermenting xylose have several biotechnological applications. In this work we analyzed 42 yeast strains isolated from decaying wood in the Brazilian biodiversity as possible xylose-fermenting yeasts. Among these yeasts, four new xylose fermenting species were classified and named Spathaspora brasiliensis, Spathaspora roraimanensis, Spathaspora suhii, and Spathaspora xylofermentans. These different Spathaspora yeasts presented different ethanol yields when grown in media containing glucose or xylose as carbon source, during batch fermentations with glucose and xylose mixtures, or with sugarcane bagasse enzymatic hydrolysates. Our results indicate that the species S. roraimanensis, S. xylofermentans and the already known S. passalidarum and S. arborariae, show the best yields in ethanol production during xylose fermentation. Finally, we determined the relative expression of genes, present in the genome of the yeast S. arborariae, possibly involved in the metabolism of xylose. Our results showed a higher relative expression of four genes (encoding the enzymes xylose reductase and xyluloquinase, and two xylose transporters) in cells grown on xylose, as compared to cells grown in glucose. These new genes are interesting targets for optimizing, through genetic engineering, the production of ethanol from lignocellulosic biomass hydrolysates.

Orientadora: Daniela Alonso Bocchini / Coorientadora: kelly Johana Dussan Medina / Banca: Rubens Monti / Banca: Jonas Contiero / Resumo: Celulases microbianas têm sido empregadas na sacarificação de materiais lignocelulósicos para a obtenção de glicose, visando a produção de etanol celulósico. Entretanto, o custo dessas enzimas encarece o processo, e por isso a produção das mesmas a partir de fungos filamentosos cultivados em materiais lignocelulósicos, substratos de baixo custo, amplamente disponíveis e indutores da síntese enzimática, torna-se uma boa opção. Neste trabalho, com o objetivo de melhorar a produção de celulases através de metodologias de planejamento de experimentos, foram utilizados dois fungos endofíticos, cultivados por fermentação submersa (FSbm), usando como substratos o farelo de soja e a palha de cana de açúcar pré-tratada hidrotermicamente, cedida pela empresa GranBio, em cultivos isolados e co-cultivos, agitados. As atividades máximas obtidas nos extratos enzimáticos produzidos por planejamento experimental foram de 3,77 U/mL e 3,66 U/mL de endoglucanase, e 18,8 U/mL e 17,5 U/mL de β-glicosidase, no co-cultivo dos fungos Botryosphaeria sp. AM01 e Saccharicola sp. EJC04, e no cultivo isolado de Botryosphaeria sp. AM01, respectivamente. As condições ótimas de atividade das enzimas endoglucanase e β-glicosidase do melhor extrato foram pH 5,5 e 60 ºC. Estas enzimas foram estáveis quando incubadas por 24 horas em pH 5,0 e 5,5, e menos de 20% da atividade de ambas foi perdida entre 35 e 55 ºC. Os ensaios de inibição por glicose mostraram que a β-glicosidase tem sua atividade reduzida proporci... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Microbial cellulases have been used in the saccharification of lignocellulosic materials to obtain glucose, aiming to produce cellulosic ethanol. However, the cost of these enzymes makes the process expensive, so their production from filamentous fungi grown in lignocellulosic materials, low-cost and widely available substrates and inducers of enzymatic synthesis, is a good option. In order to improve cellulase production through experiment planning methodologies, two endophytic fungi, were cultivated by submerged fermentation (FSbm). Soybean meal and hydrothermally pretreated sugarcane straw, provided by GranBio, were used as substrate, in agitated isolated cultures and co-cultivations. The maximal activities obtained in the enzymatic extracts produced by the experimental design were 3.77 U/mL and 3.66 U/mL endoglucanase and 18.8 U/mL and 17.5 U/mL β-glycosidase in the co-cultivation of the fungi Botryosphaeria sp. AM01 and Saccharicola sp. EJC04, and in the isolated cultivation of Botryosphaeria sp. AM01, respectively.. The optimal activity conditions of the endoglucanase and β-glucosidase enzymes from the best selected extract were pH 5.5 and 60 ° C. These enzymes were stable when incubated for 24 hours at pH 5.0 and 5.5, and less than 20% of the activity of both of them was lost at 35-55 °C. The glucose-inhibition assays showed that β-glucosidase activity was reduced proportionally to the supply of this sugar, but even with the maximum amount of glucose supply (12 mmol/L)... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre