Hidrólise enzimática de sorgo sacarino por enzimas produzidas em mono e cocultivo entre fungos e actinobactérias

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2022
Autor(a) principal: Bartolomeu, Renata Danielle de Souza
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Lavras
Programa de Pós-graduação em Microbiologia Agrícola
UFLA
brasil
Departamento de Biologia
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/56385
Resumo: The present study evaluated the effectiveness of enzymes produced by microorganisms in mono and co-cultures between fungi and actinobacteria to hydrolyze the biomass of sweet sorghum cultivar CMSXS5021 chemically pre-treated with diluted acid and base aiming at the production of second-generation ethanol. In addition, the sorghum biomass was characterized to obtain the yield in the conversion of sugars. Fifty-four actinobacteria were tested for xylanase production in solid media. Seventeen produced xylanase and were tested for their ability to produce xylanase, FPase, and endoglycanase in submerged culture. The best xylanase-producing strain was S. copoamus, producing 24 IU. ml -1. Streptomyces sp. had the highest FPase production, with 1.12 IU. mL-1 and S. ossamyceticus was the best endoglycanase producer, with 0.99 IU. mL-1. When using sweet sorghum as substrate, S. curacoi, S. ossamyceticus, and S. copoamus showed xylanase activities of 4.5 IU. mL-1, 4.4 IU. mL- and 0.8 IU. mL-1, respectively. No FPase activity was detected under assay conditions for any actinobacteria. Six actinobacteria were selected in co-cultivation, namely: Streptomyces sp., S. curacoi, S. ossamyceticus, S. capoamus, S. chiangmaiensis, and S. thiolutheus. The fungi used were: Aspergillus terreus, Aspergillus acculeatus, Trichoderma reesei, Panus lecomtei, Fistulina hepatica and Flavodon flavus. The microorganisms were cultivated in a mono and co-culture system in Petri dishes containing potato dextrose agar (PDA) medium. S. curacoi showed the best synergism with fungi. The crude extract of the co-culture between S. curacoi and T. reesei showed an FPase activity of 0.48 IU. mL-1. The highest endoglycanase production occurred in the co-culture between S. curacoi and T. reesei, with 0.95 IU. mL-1. For β-glucosidase, the highest production occurred in the co-culture between S. curacoi and A. acculeatus, with 0.85 IU. mL-1. The highest endo-xylanase activity was observed in T. reesei monoculture, with 2.06 IU. mL-1. Finally, the activities of laccase, total peroxidases, and proteases were less than 1 IU. mL-1. When comparing the extracts in co-culture with the commercial cocktails Accellerase® 1500, Cellic CTec3®, Celumax C, and Cellumax®, no statistical difference was observed for Accellerase® 1500, with 22 g. L-1, representing a 48% yield of glucose. Cellic CTec3® followed it with 19 g. L-1 and 40% yield, and the crude extract of the co-cultivation between S. curacoi and T. reesei with 18 g. L-1 and 39% glucose yield. We conclude that (1) actinobacteria have the potential to produce xylanases for use in the agricultural industry; (2) co-culture between fungi and actinobacteria has shown to be promising for processes that require hydrolytic enzymes; and (3) sweet sorghum biomass can be used as a substrate for obtaining enzymes and sugars for fermentation when saccharified by crude enzymatic extracts and commercial cocktails.
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Seventeen produced xylanase and were tested for their ability to produce xylanase, FPase, and endoglycanase in submerged culture. The best xylanase-producing strain was S. copoamus, producing 24 IU. ml -1. Streptomyces sp. had the highest FPase production, with 1.12 IU. mL-1 and S. ossamyceticus was the best endoglycanase producer, with 0.99 IU. mL-1. When using sweet sorghum as substrate, S. curacoi, S. ossamyceticus, and S. copoamus showed xylanase activities of 4.5 IU. mL-1, 4.4 IU. mL- and 0.8 IU. mL-1, respectively. No FPase activity was detected under assay conditions for any actinobacteria. Six actinobacteria were selected in co-cultivation, namely: Streptomyces sp., S. curacoi, S. ossamyceticus, S. capoamus, S. chiangmaiensis, and S. thiolutheus. The fungi used were: Aspergillus terreus, Aspergillus acculeatus, Trichoderma reesei, Panus lecomtei, Fistulina hepatica and Flavodon flavus. The microorganisms were cultivated in a mono and co-culture system in Petri dishes containing potato dextrose agar (PDA) medium. S. curacoi showed the best synergism with fungi. The crude extract of the co-culture between S. curacoi and T. reesei showed an FPase activity of 0.48 IU. mL-1. The highest endoglycanase production occurred in the co-culture between S. curacoi and T. reesei, with 0.95 IU. mL-1. For β-glucosidase, the highest production occurred in the co-culture between S. curacoi and A. acculeatus, with 0.85 IU. mL-1. The highest endo-xylanase activity was observed in T. reesei monoculture, with 2.06 IU. mL-1. Finally, the activities of laccase, total peroxidases, and proteases were less than 1 IU. mL-1. When comparing the extracts in co-culture with the commercial cocktails Accellerase® 1500, Cellic CTec3®, Celumax C, and Cellumax®, no statistical difference was observed for Accellerase® 1500, with 22 g. L-1, representing a 48% yield of glucose. Cellic CTec3® followed it with 19 g. L-1 and 40% yield, and the crude extract of the co-cultivation between S. curacoi and T. reesei with 18 g. L-1 and 39% glucose yield. We conclude that (1) actinobacteria have the potential to produce xylanases for use in the agricultural industry; (2) co-culture between fungi and actinobacteria has shown to be promising for processes that require hydrolytic enzymes; and (3) sweet sorghum biomass can be used as a substrate for obtaining enzymes and sugars for fermentation when saccharified by crude enzymatic extracts and commercial cocktails.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)O presente estudo avaliou a eficácia de enzimas produzidas por microrganismos em mono e cocultivo entre fungos e actinobactérias na hidrólise da biomassa de sorgo sacarino cultivar CMSXS5021 pré-tratada quimicamente por ácido e base diluídos visando a produção de etanol de segunda geração. Além disso, objetivou-se caracterizar a biomassa de sorgo para obter o rendimento na conversão de açúcares. Cinquenta e quatro actinobactérias foram testadas para produção da xilanase em meio sólido. Destas, dezessete produziram xilanase e foram testadas em sua capacidade de produção de xilanase, FPase e endoglicanase em cultivo submerso. A melhor cepa produtora de xilanase foi S. copoamus, produzindo 24 UI. mL -1. Para FPase, Streptomyces sp. apresentou a maior produção, com 1,12 UI. mL-1 e, para a endoglicanase, a melhor produtora foi S. ossamyceticus com 0,99 UI. mL-1. Ao utilizar-se o sorgo sacarino como substrato, S. curacoi, S. ossamyceticus e S. copoamus apresentaram atividades da xilanase de 4,5 UI. mL-1, 4,4 UI. mL-1 e 0,8 UI. mL-1, respectivamente. Não foi detectada a atividade de FPase nas condições do ensaio para nenhuma das actinobactérias. Seis actinobactérias foram selecionadas para o cocultivo, a saber: Streptomyces sp., S. curacoi, S. ossamyceticus, S. capoamus, S. chiangmaiensis, S. thiolutheus entre as actinobactérias. Os fungos utilizados foram: Aspergillus terreus, Aspergillus acculeatus, Trichoderma reesei, Panus lecomtei, Fistulina hepatica e Flavodon flavus. Os microrganismos foram cultivados em sistema de mono e cocultivo em placas de Petri contendo meio batata dextrose ágar (BDA). S. curacoi foi a actinobactéria que apresentou melhor sinergismo com os fungos. O extrato bruto apresentou atividade de 0,48 UI. mL-1 para FPase no cocultivo entre S. curacoi e T. reesei. Para endoglicanase, a maior produção ocorreu no cocultivo entre S. curacoi e T. reesei, com 0,95 UI. mL-1. Para a β-glicosidase, a maior produção ocorreu no cocultivo entre S. curacoi e A. acculeatus com 0,85 UI. mL-1. A maior atividade de endo-xilanase foi observada no monocultivo de T. reesei com 2,06 UI. mL-1. Por fim, as atividades de lacase, peroxidases totais e proteases foram inferiores a 1 UI. mL-1. Na comparação dos extratos em co-cultivo com os coquetéis comerciais Accellerase® 1500, Cellic CTec3®, Celumax C e Celluclast®, não houve diferença estatística para Accellerase® 1500 com 22 g. L-1 representando um rendimento de 48% de glicose liberada no ensaio, seguido de Cellic CTec3® com 19 g. L-1 e 40% de rendimento e o extrato bruto do cocultivo entre S. curacoi (AMSJ45) e T. reesei com 18 g. L-1 e 39% de rendimento de glicose. Concluímos que (1) actinobactérias têm potencial para a produção de xilanases para uso na indústria agrícola; (2) a cocultura entre fungos e actinobactérias mostrou ser promissora para processos que necessitam de enzimas hidrolíticas; e (3) a biomassa de sorgo sacarino pode ser usada como substrato para a obtenção de enzimas e açúcares para fermentação quando sacarificada por extratos brutos enzimáticos e coquetéis comerciais.Universidade Federal de LavrasPrograma de Pós-graduação em Microbiologia AgrícolaUFLAbrasilDepartamento de BiologiaJesus, Ederson da ConceiçãoMarriel, Ivanildo EvódioSimeone, Maria Lúcia FerreiraShaw, Rosane FreitasSimeone, Maria Lúcia FerreiraJesus, Ederson da ConceiçãoSiqueira, Félix Gonçalves deBartolomeu, Renata Danielle de Souza2023-03-29T19:23:00Z2023-03-29T19:23:00Z2023-03-292022-12-19info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfBARTOLOMEU, R. D. de S. Hidrólise enzimática de sorgo sacarino por enzimas produzidas em mono e cocultivo entre fungos e actinobactérias. 2022. 140 p. Dissertação (Mestrado em Microbiologia Agrícola)–Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2022.http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/56385porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFLAinstname:Universidade Federal de Lavras (UFLA)instacron:UFLA2023-05-02T16:13:50Zoai:localhost:1/56385Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufla.br/oai/requestnivaldo@ufla.br || repositorio.biblioteca@ufla.bropendoar:2023-05-02T16:13:50Repositório Institucional da UFLA - Universidade Federal de Lavras (UFLA)false
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