Utilização de bactérias isoladas do solo para produção de xilanase e de bioetanol
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Resumo: | Microorganisms can secrete enzyme-rich substances that are capable of breaking down a series of organic molecules. Therefore, microorganisms have wide applicability in a number of biotechnological processes. Among the microbial enzymes, xylanases have high biotechnological potential and are of interest for the food, pharmaceutical and papermaking industries. Aside from the production of industrially useful enzymes, another trend of a biotechnological use of microorganisms is bioethanol production. This study addressed the isolation of soil bacteria for xylanase and bioethanol production. For xylanase production by Bacillus sp TC-DT13, agro-industrial residues were selected by submerged fermentation. The selected residue was used to produce xylanolytic enzymes by solid state fermentation. Of the tested residues, wheat bran was found to be the best inducer of xylanase production (1500 U/mL). On the other hand, wheat bran as the sole fermentation substrate in solid state fermentation for 144 hours, at a bran : moisture ratio of 1:4, induced an excessive amount of xylanase (2943 U/g). The use of carbon and nitrogen sources did not raise the xylanolytic enzyme production. The use of agro-industrial wastes in solid state fermentation, apart from increasing xylanase production and reducing costs, is also an environmentally friendly alternative. For ethanol production, Bacillus spp. and Paenibacillus sp were tested with regard to their ability to ferment xylose. The strains were subjected to xylose fermentation at different enzymatic concentrations. Among the strains tested for development evaluation in xylose medium, the five (TC-DT8, TC-DT64, TC-DT81 and TC-DT139 and TC-DT13) with highest cell growth in 2% xylose were selected. Under stirred fermentation, the ethanol production of the strains varied from 1.59 - 2.6 g L-1 . Therefore, it can be concluded that some of the bacterial strains tested were able to grow in xylose-containing medium. Moreover, Bacillus sp. TC-DT13 and Paenibacillus sp. TC-DT8 produced ethanol with and without stirring. |
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Rodrigues, Isabela da Silva VasconcelosFernandes, Roberta Pereira Miranda2023-07-27T21:37:38Z2023-07-27T21:37:38Z2019-07-31RODRIGUES, Isabela da Silva Vasconcelos. Utilização de bactérias isoladas do solo para produção de xilanase e de bioetanol. 2019. 66 f. Tese (Doutorado em Agricultura e Biodiversidade) - Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, SE, 2019.https://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/17940Microorganisms can secrete enzyme-rich substances that are capable of breaking down a series of organic molecules. Therefore, microorganisms have wide applicability in a number of biotechnological processes. Among the microbial enzymes, xylanases have high biotechnological potential and are of interest for the food, pharmaceutical and papermaking industries. Aside from the production of industrially useful enzymes, another trend of a biotechnological use of microorganisms is bioethanol production. This study addressed the isolation of soil bacteria for xylanase and bioethanol production. For xylanase production by Bacillus sp TC-DT13, agro-industrial residues were selected by submerged fermentation. The selected residue was used to produce xylanolytic enzymes by solid state fermentation. Of the tested residues, wheat bran was found to be the best inducer of xylanase production (1500 U/mL). On the other hand, wheat bran as the sole fermentation substrate in solid state fermentation for 144 hours, at a bran : moisture ratio of 1:4, induced an excessive amount of xylanase (2943 U/g). The use of carbon and nitrogen sources did not raise the xylanolytic enzyme production. The use of agro-industrial wastes in solid state fermentation, apart from increasing xylanase production and reducing costs, is also an environmentally friendly alternative. For ethanol production, Bacillus spp. and Paenibacillus sp were tested with regard to their ability to ferment xylose. The strains were subjected to xylose fermentation at different enzymatic concentrations. Among the strains tested for development evaluation in xylose medium, the five (TC-DT8, TC-DT64, TC-DT81 and TC-DT139 and TC-DT13) with highest cell growth in 2% xylose were selected. Under stirred fermentation, the ethanol production of the strains varied from 1.59 - 2.6 g L-1 . Therefore, it can be concluded that some of the bacterial strains tested were able to grow in xylose-containing medium. Moreover, Bacillus sp. TC-DT13 and Paenibacillus sp. TC-DT8 produced ethanol with and without stirring.Os microrganismos são capazes de secretar enzimas e realizar a quebra de diversas moléculas orgânicas. Por isso, os microrganismos possuem vasta aplicabilidade em diversos processos biotecnológicos. Dentre as enzimas produzidas por micro-organismos, as xilanases possuem alto potencial biotecnológico, sendo de interesse para indústrias alimentícia, farmacêutica e de produção de papel. Além da produção de enzimas de interesse industrial, outro viés biotecnológico com o uso de microrganismo é a produção de bioetanol. O objetivo do presente estudo foi utilizar bactérias isoladas do solo para produção de xilanase e de bioetanol. Para a produção de xilanase através do Bacillus sp TC-DT13 foi realizada uma seleção com resíduos agroindustriais através da fermentação submersa. O resíduo selecionado na etapa anterior foi utilizado para produzir enzimas xilanolíticas sob fermentação em estado sólido. Dentre os resíduos utilizados, o farelo de trigo foi selecionado como o melhor indutor de produção de xilanase com 1500 U/mL. Enquanto que na fermentação em estado sólido, o uso de farelo de trigo como o único substrato de fermentação na proporção de 1:4 de umidade ao longo de um período de 144 horas induziu uma quantidade excessiva de xilanase atingindo 2943 U/g. O uso de fontes de carbono e nitrogênio não influenciou o aumento da produção de enzimas xilanolíticas. O uso dos resíduos agroindustriais na fermentação sólida, além de aumentar a produção de xilanase e reduzir os custos, também é uma alternativa favorável ao meio ambiente. Para produção de etanol, linhagens de Bacillus spp. e Paenibacillus sp foram testadas quanto a sua capacidade de fermentar xilose. As linhagens foram submetidas à fermentação com xilose em diferentes concentrações. Dentre as linhagens testadas para avaliação de desenvolvimento em meio com xilose, 5 linhagens TC-DT8, TC-DT64, TCDT81 e TC-DT139 e TC-DT13 foram selecionadas por obterem maior crescimento celular em 2% de xilose. Na fermentação sem agitação, o Bacillus sp. TC-DT13 e Paenibacillus sp. TCDT8 foram as linhagens que mais promoveram a produção de etanol em 36 horas com 7,06 e 4,33 g L-1 , respectivamente. Enquanto que na fermentação com agitação a produção de etanol entre as linhagens variaram de 1,59 g L-1 até 2,6 g L-1 . Portanto, pode-se concluir que algumas das linhagens bacterianas testadas foram capazes de se desenvolverem em meio contendo xilose. Além disso, o Bacillus sp. TC-DT13 e Paenibacillus sp. TC-DT8 produziram etanol tanto com agitação quanto sem agitação.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESUniversidade Federal de SergipeporBiotecnologiaEnzimasEnzimas – aplicações industriaisXilanaseÁlcoolBiocombustíveisIndustrial microorganismsXylanaseXyloseEthanolFermentative processesAgro-industrial residuesCIENCIAS AGRARIASUtilização de bactérias isoladas do solo para produção de xilanase e de bioetanolinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisPós-Graduação em Agricultura e Biodiversidadereponame:Repositório Institucional da UFSinstname:Universidade Federal de Sergipe (UFS)instacron:UFSinfo:eu-repo/semantics/openAccessLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81475https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/17940/1/license.txt098cbbf65c2c15e1fb2e49c5d306a44cMD51ORIGINALISABELA_SILVA_VASCONCELOS_RODRIGUES.pdfISABELA_SILVA_VASCONCELOS_RODRIGUES.pdfapplication/pdf1900028https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/17940/2/ISABELA_SILVA_VASCONCELOS_RODRIGUES.pdf05086683d80972a5f99dd53d7af478b8MD52TEXTISABELA_SILVA_VASCONCELOS_RODRIGUES.pdf.txtISABELA_SILVA_VASCONCELOS_RODRIGUES.pdf.txtExtracted texttext/plain136432https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/17940/3/ISABELA_SILVA_VASCONCELOS_RODRIGUES.pdf.txtc11314e281176854de05286f835fcedbMD53THUMBNAILISABELA_SILVA_VASCONCELOS_RODRIGUES.pdf.jpgISABELA_SILVA_VASCONCELOS_RODRIGUES.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1304https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/17940/4/ISABELA_SILVA_VASCONCELOS_RODRIGUES.pdf.jpge30184076134cfbc44e9c166f9a4c8eaMD54riufs/179402023-07-27 18:37:43.272oai:ufs.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://ri.ufs.br/oai/requestrepositorio@academico.ufs.bropendoar:2023-07-27T21:37:43Repositório Institucional da UFS - Universidade Federal de Sergipe (UFS)false |
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