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Previous issue date: 2016-04-28 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Currently, one of the major challenges for second generation ethanol is to reduce the cost
of cellulolytic enzymes. Thus, the development of bioprocesses for the enzyme
production on-site and strategies to increase the final yield of the enzymatic hydrolysis
are required to ensure that biomass conversion to be economically feasible. Therefore,
the objective of this work was to study the production and characterization of enzyme
cocktails involved in the degradation of plant biomass by filamentous fungi Trichoderma
reesei and Aspergillus niger grown in sequential fermentation and evaluate the
application of these cocktails in the saccharification process of sugarcane bagasse. Firstly,
evaluation and validation of sequential fermentation cultivation methodology to different
strains of Trichoderma. Cultivation were made using sugarcane bagasse "in natura" and
pretreated by steam explosion, as a carbon source. The result more significantly was
observed for T. reesei Rut C30, the endoglucanase production was 4.2-fold higher than
the values obtained in conventional submerged fermentation. The enzyme extracts were
characterized in terms of optimum pH and temperature and endoglucanase profile. The
thermostability was directly influenced by the type of carbon source and type of
cultivation method. Subsequently, the proteomic analysis were performed of enzyme
cocktails from T. reesei Rut C30 and A. niger A12 produced by submerged and sequential
fermentation in the presence of pretreated bagasse. The performance of the enzyme
cocktail in saccharification of pretreated bagasse showed that the combination of enzyme
cocktails from T. reesei and A. niger produced by sequential fermentation had a yield than
3-fold higher than the enzyme cocktails of submerged fermentation. In order to evaluate
the action of the enzyme cocktails produced by T. reesei and A. niger in sugarcane bagasse
saccharification, the last step of the work was to study the additives effects during the
sugarcane bagasse hydrolysis aiming at reducing non-productive adsorption of enzymes
into lignin. The saccharification results in the presence of soybean protein were 2-fold
higher than the controls (no additive) to the enzyme cocktails of two fungi studied
produced by solid state fermentation, indicating the potential use of soybean protein as
an additive to minimize non-productive adsorption of the enzyme into lignin. Overall,
this study presents an interesting final contribution in the cellulase production process
and the application of the enzyme cocktail in the hydrolysis of sugarcane bagasse. / Atualmente, um dos grandes desafios para a produção de etanol de segunda geração
consiste em diminuir o custo das enzimas celulolíticas. Assim, o desenvolvimento de
bioprocessos para produção das enzimas on-site e estratégias para aumentar o rendimento
final da hidrólise enzimática são necessários para assegurar que a conversão de biomassa
seja economicamente viável. Para tanto, o objetivo deste trabalho foi estudar a produção
e caracterização de coquetéis enzimáticos envolvidos na degradação da biomassa vegetal
pelos fungos filamentosos Trichoderma reesei e Aspegillus niger cultivados por
fermentação sequencial, bem como avaliar a aplicação dos mesmos no processo de
sacarificação do bagaço de cana-de-açúcar. Primeiramente foi realizada a avaliação e
validação da metodologia de cultivo de fermentação sequencial para diferentes linhagens
de Trichoderma. Os cultivos foram feitos utilizando o bagaço de cana “in natura” e prétratado
por explosão a vapor, como fonte de carbono. O melhor resultado foi observado
para T. reesei Rut C30, em que a produção de endoglucanase foi 4,2 vezes maior do que
os valores obtidos em cultivo convencional de fermentação submersa. Os extratos
enzimáticos foram caracterizados em termos de pH e temperatura ótimos e perfil de
endoglucanase. A termo-estabilidade foi diretamente influenciada pelo tipo de fonte de
carbono e tipo de cultivo. Posteriormente, foram realizadas as análises proteômicas dos
coquetéis enzimáticos do T. reesei Rut C30 e A. niger A12 produzidos por fermentação
submersa convencional e fermentação sequencial, na presença de bagaço de cana prétratado.
A performance dos coquetéis enzimáticos na sacarificação do bagaço de cana
pré-tratado mostraram que a combinação dos coquetéis enzimáticos de T. reesei e A. niger
produzidos por fermentação sequencial tiveram um rendimento 3 vezes maior do que os
coquetéis da fermentação submersa. A fim de explorar melhor a ação dos coquetéis
enzimáticos produzidos por T. reesei e A. niger na sacarificação do bagaço, na última
etapa do trabalho foi estudo o efeito de aditivos durante a hidrólise do bagaco de cana
visando à redução da adsorção improdutiva de enzimas na lignina. Os resultados de
sacarificação na presença da proteína de soja foram 2 vezes maiores do que os controles
(sem aditivo) para os coquetéis enzimáticos dos dois fungos estudados produzidos por
fermentação em estado sólido, indicando o potencial do uso da proteína de soja como
aditivo para minimizar a adsorção improdutiva das enzimas na lignina. De modo geral, o
presente trabalho conseguiu uma contribuição final interessante no processo de produção
das celulases e a aplicação do coquetel enzimático na hidrólise do bagaço de cana.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/8504 |
| Date | 28 April 2016 |
| Creators | Florencio, Camila |
| Contributors | Farinas, Cristiane Sanchez, Badino Junior, Alberto Colli |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Câmpus São Carlos, Programa de Pós-graduação em Biotecnologia, UFSCar |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese, English |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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