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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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufpe.br:123456789/17448 |
| Date | 28 May 2015 |
| Creators | MELLO, Nina Rosa Torres de Deus e |
| Contributors | http://lattes.cnpq.br/8393707689368881, MAIOR, Ana Maria Souto, LIMA, Gláucia Manoella de Souza |
| Publisher | Universidade Federal de Pernambuco, Programa de Pos Graduacao em Biotecnologia Industrial, UFPE, Brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPE, instname:Universidade Federal de Pernambuco, instacron:UFPE |
| Rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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