Produção de celulases por Aspergillus fumigatus através da fermentação em estado sólido e recuperação e purificação por extração micelar em duas fases aquosas

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Oliveira Júnior, Sérgio Dantas de
• Orientador(a): Santos, Everaldo Silvino dos
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Programa de Pós-Graduação: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Fermentação em estado sólido; Enzimas celulases; Bagaço de cana-de-açúcar; Aspergillus fumigatus; Nanocristais de celulose
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/25229

Ameaças à sustentabilidade decorrente do desenvolvimento industrial, a dependência energética e a demanda exponencial pela produção de alimentos têm levado ao crescente interesse de fontes alternativas e renováveis de energia como, por exemplo, a biomassa vegetal. Neste cenário, a viabilização do etanol a partir de biomassa (etanol de segunda geração (2G)), que não gere competição por terra cultivável, tais como bagaço de cana-de-açúcar, fibra coco e o pedúnculo de caju. A hidrólise enzimática é etapa importante na produção de etanol 2G. Entretanto, o custo de produção das celulases ainda é um gargalo no processo. Neste cenário, a viabilização da utilização dessas biomassas neste trabalho teve como objetivo avaliar a de produção celulases utilizando resíduos provenientes da indústria brasileira, o bagaço de cana-de-açúcar, fibra de coco e a fibra do pedúnculo de caju, para produção de celulases por fermentação em estado sólido (FES) através de um planejamento experimental com o microrganismo Aspergillus fumigatus. Inicialmente, as três fibras lignocelulósicas foram caracterizadas e usadas para se avaliar o potencial de produção de celulases por FES. Em seguida, aplicou-se os pré-tratamentos alcalinos (NaOH e Ca(OH)2) no resíduo que apresentou as maiores atividades celulolíticas (CMCase e FPase) produzidas e o teor de proteínas totais. O extrato enzimático produzido foi utilizado para produção de nanocristais de celulose (NNC). A recuperação e a purificação das celulases foi realizada usando-se o Sistema Micelar de Duas Fases Aquosas (SMDFA) com o Triton X-114 como surfactante. Os resultados da caracterização mostraram a seguinte composição: bagaço de cana-de-açúcar (39,25% ± 5,49 de celulose; 25,20% ± 1,13 de hemicelulose e 18,82% ± 0,01 de lignina), fibra de coco (36,23% ± 0,09 de celulose; 27,79% ± 0,37 de hemicelulose e 30,23% ± 0,12 de lignina); e fibra do pedúnculo de caju (21,02% ± 0,31 de celulose; 11,50% ± 1,13 de hemicelulose e 45,84% ± 1,28 de lignina). Em condições otimizadas obteve-se as atividades de FPase (0,64 UI/g) e CMCase (4,28 UI/g) e proteínas totais de 0,28 mg/mL. A atividade de CMCase foi estável à 60 °C apresentando atividade relativa de 70%, enquanto que FPase apresentou uma estabilidade de 30% à 50 °C. O bagaço de cana-de-açúcar pré-tratado com NaOH apresentou teor de celulose de 56,63% ± 0,10; teor de hemicelulose de 19,23% ± 1,69 e teor de lignina de 9,92% ± 1,19. Os nanocristais produzidos apresentaram a melhor forma e tamanho após 48h de hidrólise, com formato circulares. O uso do SMDFA permitiu recuperar e purificar a enzima com coeficiente de partição (K) de 9,33 para a enzima CMCase e de 5,00 para a enzima FPase ambas à 60 °C. O fator de purificação para CMCase foi 10,89 e para a FPase de 0,65. No presente estudo, as condições de fermentação em estado sólido foram otimizadas para a produção de celulases por A. fumigatus. As enzimas foram aplicadas na hidrólise enzimática para a geração de nanocristais de celulose com êxito, e a técnica de purificação aplicada nas celulases pode ser considerada uma alternativa promissora.