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Previous issue date: 2012-03-27 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The agro-industrial waste is renewable sources of carbon and energy and can be
used for the production of food, feed, chemical compounds, and fuels
liquids. The Brazil generates various agro-industrial waste, including the bagasse sugarcane
It is the most abundant. This lignocellulosic biomass is rich in carbohydrates
metabolizable an economically viable, provided there is adequate hydrolysis
material. The deranged hydrolysis the fibers of the three majority polymers of plant biomass
(Cellulose, hemicellulose and lignin), making them more accessible to hydrolytic enzymes
microbial. This process, in addition to releasing the monomers and small saccharides
fermentable, generates inhibitors of microbial growth and fermentation of the material
hydrolyzate. The monomers generated by the hydrolysis of hemicellulose fraction are not
composed solely of glucose such as starch and cellulosic substrates. They contain, among
others wide concentration of pentoses which are not metabolized by all
microorganisms. Aiming to get yeast with attributes needed to use the
biomass, emphasizing the hemicellulose fraction, investigated the following rich sources of
natural hydrolysates: faeces and saliva of ruminants (cattle), as well as digestive tubes
immature insects that feed on wood. The culture media used for
isolation and cultivation (solid and liquid) were made with hydrolyzed
hemicellulose bagasse from sugarcane, obtained by acid hydrolysis. Microorganisms
isolates were selected based on their characteristics of use pentose
xylose (majority in hemicellulose) and arabinose, aimed at better use of
lignocellulosic biomass. 237 were isolated colonies of unicellular microorganisms,
through selective. Of these, 231 colonies were subjected to sugar assimilation tests,
among which 125 were able to grow using hydrolyzed hemicellulose, xylose or
arabinose as carbon source. They stood out, as growth in size, 57 colonies were selected and had the ITS1 - 5.8S rDNA sequenced. After
selection for biomass accumulation in a sequenced yeast was chosen and investigated,
by response surface methods for optimizing the production of biomass
Microbial from hemicellulose hydrolyzate. The sequenced strains formed 05
different groups in the phylogenetic tree and had high similarity with Meyerozyma
caribbica, Meyerozyma guilliermondi, micotoxinivorans Trichosporon, Trichosporon
loubieri, Pichia kudriavzevii, Candida ethanolic lignohabitants and Candida. A strain with
99% similarity to Meyerozyma caribbica, isolated from bovine feces,
accumulated 14,21g / L biomass in 72h in simple batch cultivation type (using
instrumented fermenter), being able to tolerate up to 90% hemicellulose hydrolyzate
in dry biomass accumulation around 12,43g / L, (Qx = 0.44g / L-1 h-1) after 27 hours
cultivation experiments with conical bottles. This yeast produced 14,8g / L xylitol
(Qxilt = 0.55 g / L-1h-1) 27 hours of cultivation. / Os resíduos agroindustriais são fontes renováveis de carbono e energia e podem ser
utilizados para produção de alimentos, forragens, compostos químicos, além de combustíveis
líquidos. O Brasil gera diversos resíduos agroindustriais, entre eles, o bagaço de cana-deaçúcar
é o mais abundante. Esta biomassa lignocelulósica é rica em carboidratos
metabolizáveis de forma economicamente viável, desde que haja hidrólise adequada do
material. A hidrólise desarranja as fibras dos três polímeros majoritários da biomassa vegetal
(celulose, hemicelulose e lignina), tornando-as mais acessíveis às enzimas hidrolíticas
microbianas. Este processo, além de liberar os monômeros e pequenos sacarídeos
fermentáveis, gera inibidores do crescimento microbiano e da fermentação do material
hidrolisado. Os monômeros gerados pela hidrólise da fração hemicelulósica não são
compostos apenas de glicose, como os substratos amiláceos e celulósicos. Eles contêm, entre
outros, vasta concentração de pentoses que não são metabolizadas por todos os
microrganismos. Objetivando obter leveduras com atributos necessários ao aproveitamento da
biomassa, com ênfase na fração hemicelulósica, investigaram-se as seguintes fontes ricas em
hidrolisados naturais: fezes e salivas de ruminantes (bovinos), como também tubos digestivos
de insetos imaturos que se alimentam de madeira. Os meios de cultura utilizados para
isolamento e cultivo (sólidos e líquidos) foram confeccionados com hidrolisado
hemicelulósico do bagaço da cana-de-açúcar, obtido por hidrólise ácida. Os microrganismos
isolados foram selecionados com base em suas características de utilização das pentoses
xilose (majoritária na hemicelulose) e arabinose, visando o melhor aproveitamento da
biomassa lignocelulósica. Foram isoladas 237 colônias de microrganismos unicelulares, em
meio seletivo. Destas, 231 colônias foram submetidas aos ensaios de assimilação de açúcares,
entre as quais 125 foram capazes de crescer utilizando hidrolisado hemicelulósico, xilose ou
arabinose como fonte de carbono. Destacaram-se, quanto ao crescimento em tamanho, 57 colônias que foram selecionadas e tiveram a região ITS1 – 5.8S rDNA sequenciada. Após
seleção para acúmulo em biomassa, uma levedura sequenciada foi escolhida e investigada,
através de métodos de superfície de resposta para otimização da produção de biomassa
microbiana a partir do hidrolisado hemicelulósico. As cepas sequenciadas formaram 05
grupos distintos na árvore filogenética e tiveram alta similaridade com Meyerozyma
caribbica, Meyerozyma guilliermondi, Trichosporon micotoxinivorans, Trichosporon
loubieri, Pichia kudriavzevii, Candida lignohabitants e Candida etanolica. Uma cepa com
99% de similaridade com Meyerozyma caribbica, isolada a partir de fezes de bovinos,
acumulou 14,21g/L de biomassa em 72h, em cultivo tipo batelada simples (utilizando
fermentador instrumentado), sendo capaz de tolerar até 90% de hidrolisado hemicelulósico
com acúmulo de biomassa seca em torno de 12,43g/L, (Qx = 0,44g/L-1h-1), após 27 horas de
cultivo, em experimentos com frascos cônicos. Esta levedura produziu 14,8g/L de xilitol
(Qxilt=0,55 g/L-1h-1) em 27 horas de cultivo.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:http://localhost:tede/4386 |
| Date | 27 March 2012 |
| Creators | Cassa-Barbosa, Luciana Araujo |
| Contributors | Astolfi Filho, Spartaco |
| Publisher | Universidade Federal do Amazonas, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia, UFAM, Brasil, Instituto de Ciências Biológicas |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFAM, instname:Universidade Federal do Amazonas, instacron:UFAM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 32215883775770440, 600 |
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