Produção de enzimas celulolíticas e hemicelulolíticas por fermentação sólida e fermentação submersa em fibra de sisal (Agave sisalana) utilizando Trichoderma reesei.
| Ano de defesa: | 2019 |
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| Tipo de documento: | Tese |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
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| Instituição de defesa: |
Universidade Federal de Campina Grande
Brasil Centro de Ciências e Tecnologia - CCT PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PROCESSOS UFCG |
| Programa de Pós-Graduação: |
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| Link de acesso: | http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/27994 |
Resumo: | A ampla utilização das enzimas celulolíticas e hemicelulolíticas em processos biotecnológicos, tem sido limitada pelo elevado custo, logo estudos vêm sendo desenvolvidos com objetivo de produzir essas enzimas através do processo de fermentação em estado sólido (FES) e submersa (FSm) a partir de resíduos agroindustriais lignocelulósicos, diminuindo assim os custos de produção dessas enzimas, e agregando valor a esses resíduos. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi estudar a produção de enzimas celulolíticas e hemicelulolíticas, a partir do fungo filamentoso Trichoderma reesei por FES e FSm utilizando a fibra de sisal como substrato. Foi realizada a caracterização da fibra de sisal visando conhecer sua composição. Foi realizada a FES e FSm utilizando o microrganismo Trichoderma reesei com uma concentração de 107 esporos/g ou mL, a uma temperatura de 28 ºC. O estudo da produção das enzimas celulases (CMCase, FPase e β-glicosidase) e hemicelulase (Endo-β-1,4-xilanase) foi realizado usando planejamento experimental 22 com 3 pontos centrais, analisando a influência da umidade inicial e teor de farelo de trigo na produção das enzimas na FES, e a relação m/v da concentração do substrato e teor de farelo de trigo na FSm. Pela caracterização foicomprovado que este substrato tem potencial para ser utilizado na produção de enzimas celulolíticas e hemicelulolíticas, principalmente por ter apresentado um percentual de 58,40 % de celulose e 15,21 % de hemicelulose, que são indutores dessas enzimas e pH ácido de 4,35, ideal para a produção de enzimas em FES e FSm a partir de microrganismos. O tratamento estatístico dos planejamentos a um nível de 95 % de significância, mostrou que na FES as variáveis umidade inicial e teor de farelo de trigo influenciaram a atividade enzimática das enzimas CMCase, FPase, xilanase e β-glicosidase, e na FSm as variáveis teor de farelo de trigo e relação massa/volume (m/v) da concentração do substrato também influenciaram a atividade enzimática das enzimas CMCase, xilanase e β-glicosidase. Na FES o ensaio realizado com 60 % de umidade e 50 % de farelo de trigo na composição do substrato, foi o que apresentou as maiores atividades enzimáticas para todas as enzimas estudadas. A enzima CMCase apresentou atividade máxima de 0,46 U/mL, a enzima FPase apresentou atividade máxima de 0,07 U/mL, a enzima xilanase apresentou atividade máxima de 78,96 U/mL e a enzima β-glicosidase apresentou atividade máxima de 13,88 U/mL. Na FSm o ensaio realizado com 5 % da concentração do substrato e 50 % de farelo de trigo, foi o que apresentou as maiores atividades enzimáticas para todas as enzimas estudadas. A enzima CMCase apresentou atividade máxima de 0,28 U/mL, a enzima xilanase apresentou atividade máxima de 78,34 U/mL e a enzima β-glicosidase apresentou atividade máxima de 9,47 U/mL. Diante das fermentações estudadas, a FES obteve os melhores resultados quando comparada com a FSm para a produção das enzimas CMCase, xilanase e β-glicosidase. |
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Produção de enzimas celulolíticas e hemicelulolíticas por fermentação sólida e fermentação submersa em fibra de sisal (Agave sisalana) utilizando Trichoderma reesei.Production of cellulolytic and hemicellulolytic enzymes by solid fermentation and submerged fermentation in sisal fiber (Agave sisalana) using Trichoderma reesei.Enzimas celulolíticasEnzimas hemicelulolíticaFermentação sólidaFermentação submersa em fibra de sisalFibra de sisalAgave sisalanaTrichoderma reeseiEnzimas fúngicasHidrólise enzimáticaLignoceluloseMicologiaCellulolytic enzymesHemicellulolytic enzymesSolid fermentationFermentation submerged in sisal fiberSisal fiberAgave sisalanaTrichoderma reeseiFungal enzymesEnzymatic hydrolysisLignocelluloseMycologyEngenharia de ProcessosA ampla utilização das enzimas celulolíticas e hemicelulolíticas em processos biotecnológicos, tem sido limitada pelo elevado custo, logo estudos vêm sendo desenvolvidos com objetivo de produzir essas enzimas através do processo de fermentação em estado sólido (FES) e submersa (FSm) a partir de resíduos agroindustriais lignocelulósicos, diminuindo assim os custos de produção dessas enzimas, e agregando valor a esses resíduos. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi estudar a produção de enzimas celulolíticas e hemicelulolíticas, a partir do fungo filamentoso Trichoderma reesei por FES e FSm utilizando a fibra de sisal como substrato. Foi realizada a caracterização da fibra de sisal visando conhecer sua composição. Foi realizada a FES e FSm utilizando o microrganismo Trichoderma reesei com uma concentração de 107 esporos/g ou mL, a uma temperatura de 28 ºC. O estudo da produção das enzimas celulases (CMCase, FPase e β-glicosidase) e hemicelulase (Endo-β-1,4-xilanase) foi realizado usando planejamento experimental 22 com 3 pontos centrais, analisando a influência da umidade inicial e teor de farelo de trigo na produção das enzimas na FES, e a relação m/v da concentração do substrato e teor de farelo de trigo na FSm. Pela caracterização foicomprovado que este substrato tem potencial para ser utilizado na produção de enzimas celulolíticas e hemicelulolíticas, principalmente por ter apresentado um percentual de 58,40 % de celulose e 15,21 % de hemicelulose, que são indutores dessas enzimas e pH ácido de 4,35, ideal para a produção de enzimas em FES e FSm a partir de microrganismos. O tratamento estatístico dos planejamentos a um nível de 95 % de significância, mostrou que na FES as variáveis umidade inicial e teor de farelo de trigo influenciaram a atividade enzimática das enzimas CMCase, FPase, xilanase e β-glicosidase, e na FSm as variáveis teor de farelo de trigo e relação massa/volume (m/v) da concentração do substrato também influenciaram a atividade enzimática das enzimas CMCase, xilanase e β-glicosidase. Na FES o ensaio realizado com 60 % de umidade e 50 % de farelo de trigo na composição do substrato, foi o que apresentou as maiores atividades enzimáticas para todas as enzimas estudadas. A enzima CMCase apresentou atividade máxima de 0,46 U/mL, a enzima FPase apresentou atividade máxima de 0,07 U/mL, a enzima xilanase apresentou atividade máxima de 78,96 U/mL e a enzima β-glicosidase apresentou atividade máxima de 13,88 U/mL. Na FSm o ensaio realizado com 5 % da concentração do substrato e 50 % de farelo de trigo, foi o que apresentou as maiores atividades enzimáticas para todas as enzimas estudadas. A enzima CMCase apresentou atividade máxima de 0,28 U/mL, a enzima xilanase apresentou atividade máxima de 78,34 U/mL e a enzima β-glicosidase apresentou atividade máxima de 9,47 U/mL. Diante das fermentações estudadas, a FES obteve os melhores resultados quando comparada com a FSm para a produção das enzimas CMCase, xilanase e β-glicosidase.The widespread use of cellulolytic and hemicellulolytic enzymes in some processes has been limited by their high cost, therefore studies have been developed with the objective of producing these enzymes through the solid state (SSF) and submerged (SmF) fermentation process from lignocellulosic agroindustrial residues, thus reducing enzyme production costs and adding value to the residue. Thus, the objective of this work was to evaluate the enzymatic production of cellulolytic and hemicellulolytic enzymes by the filamentous fungus Trichoderma reesei by solid and submerged fermentation using sisal fiber as substrate. The characterization of sisal fiber was performed with the objective of to know its composition. Solid state and submerged fermentation was performed using the Trichoderma reesei microorganism at a concentration of 107 spores/g or mL at a temperature of 28 °C. Cellulase (CMCase, FPase and β-glycosidase) and hemicellulase (Endo-β-1,4-xylanase) enzymes were studied using experimental design 22 with 3 central points and kinetic monitoring of production for 240 h, analyzing the influence of humidity and wheat bran content on enzyme production in solid fermentation, and the ratio m/v and wheat bran content in submerged fermentation. The characterization showed that this substrate has potential to be used in the production of cellulolytic and hemicellulolytic enzymes, mainly because it presented a satisfactory percentage of alfacellulose (58.40%) and hemicellulose (15.21%), which are inducers of these enzymes and acid pH (4.35) ideal for the production of enzymes in solid and submerged fermentation with fungi. The statistical treatment of the designs at a significance level of 95% showed that in the SSF the initial humidity and wheat bran contents influenced the enzymatic activity of the enzymes CMCase, FPase, xylanase and β-glycosidase, and in the FSm the variables of wheat bran and mass/volume ratio (m/v) of substrate concentration also influenced the enzymatic activity of the enzymes of the enzymes CMCase, xylanase and β-glycosidase. In the SSF, the assay carried out with 60% humidity and 50% wheat bran in the substrate composition showed the highest enzymatic activity for all studied enzymes. CMCase enzyme showed maximum activity of 0.46 U/mL, FPase enzyme showed maximum activity of 0.07 U/mL, xylanase enzyme showed maximum activity of 78.96 U/mL and β-glycosidase enzyme showed maximum activity of 13.88 U/mL. In SmF, the assay with 5% of substrate concentration and 50% of wheat bran presented the highest enzymatic activity for all enzymes studied. The CMCase enzyme showed a maximum activity of 0.28 U/mL, the xylanase enzyme presented a maximum activity of 78.34 U/mL and the enzyme β-glycosidase showed a maximum activity of 9.47 U/mL. Given the fermentations used, SSF obtained the best results when compared to SmF for the production of CMCase, xylanase and β- glycosidase enzymes.Universidade Federal de Campina GrandeBrasilCentro de Ciências e Tecnologia - CCTPÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PROCESSOSUFCGOLIVEIRA, Líbia de Sousa Conrado.OLIVEIRA, L. S. C.http://lattes.cnpq.br/1704346203363785FIGUEIROA, Deivid Sousa de.FIGUEIROA, D. S.MOTA, Mércia Melo de Almeida.MOTA, M. M. A.SILVA, Rebeca de Almeida.SILVA, R. A.EDUARDO, Raphael da Silva.EDUARDO, R. S.GUEDES, Clotildes Alvino Leite.2019-082022-11-24T21:52:55Z2022-11-242022-11-24T21:52:55Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesishttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/27994GUEDES, Clotildes Alvino Leite. Produção de enzimas celulolíticas e hemicelulolíticas por fermentação sólida e fermentação submersa em fibra de sisal (Agave sisalana) utilizando Trichoderma reesei. 2019. 135f. (Tese de Doutorado) Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Processos, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2019. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/27994porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UCBinstname:Universidade Católica de Brasília (UCB)instacron:UCB2022-11-24T21:53:29Zoai:localhost:riufcg/27994Repositório InstitucionalPRIhttps://repositorio.ucb.br/oai/requestsara.ribeiro@ucb.bropendoar:2022-11-24T21:53:29Repositório Institucional da UCB - Universidade Católica de Brasília (UCB)false |
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A ampla utilização das enzimas celulolíticas e hemicelulolíticas em processos biotecnológicos, tem sido limitada pelo elevado custo, logo estudos vêm sendo desenvolvidos com objetivo de produzir essas enzimas através do processo de fermentação em estado sólido (FES) e submersa (FSm) a partir de resíduos agroindustriais lignocelulósicos, diminuindo assim os custos de produção dessas enzimas, e agregando valor a esses resíduos. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi estudar a produção de enzimas celulolíticas e hemicelulolíticas, a partir do fungo filamentoso Trichoderma reesei por FES e FSm utilizando a fibra de sisal como substrato. Foi realizada a caracterização da fibra de sisal visando conhecer sua composição. Foi realizada a FES e FSm utilizando o microrganismo Trichoderma reesei com uma concentração de 107 esporos/g ou mL, a uma temperatura de 28 ºC. O estudo da produção das enzimas celulases (CMCase, FPase e β-glicosidase) e hemicelulase (Endo-β-1,4-xilanase) foi realizado usando planejamento experimental 22 com 3 pontos centrais, analisando a influência da umidade inicial e teor de farelo de trigo na produção das enzimas na FES, e a relação m/v da concentração do substrato e teor de farelo de trigo na FSm. Pela caracterização foicomprovado que este substrato tem potencial para ser utilizado na produção de enzimas celulolíticas e hemicelulolíticas, principalmente por ter apresentado um percentual de 58,40 % de celulose e 15,21 % de hemicelulose, que são indutores dessas enzimas e pH ácido de 4,35, ideal para a produção de enzimas em FES e FSm a partir de microrganismos. O tratamento estatístico dos planejamentos a um nível de 95 % de significância, mostrou que na FES as variáveis umidade inicial e teor de farelo de trigo influenciaram a atividade enzimática das enzimas CMCase, FPase, xilanase e β-glicosidase, e na FSm as variáveis teor de farelo de trigo e relação massa/volume (m/v) da concentração do substrato também influenciaram a atividade enzimática das enzimas CMCase, xilanase e β-glicosidase. Na FES o ensaio realizado com 60 % de umidade e 50 % de farelo de trigo na composição do substrato, foi o que apresentou as maiores atividades enzimáticas para todas as enzimas estudadas. A enzima CMCase apresentou atividade máxima de 0,46 U/mL, a enzima FPase apresentou atividade máxima de 0,07 U/mL, a enzima xilanase apresentou atividade máxima de 78,96 U/mL e a enzima β-glicosidase apresentou atividade máxima de 13,88 U/mL. Na FSm o ensaio realizado com 5 % da concentração do substrato e 50 % de farelo de trigo, foi o que apresentou as maiores atividades enzimáticas para todas as enzimas estudadas. A enzima CMCase apresentou atividade máxima de 0,28 U/mL, a enzima xilanase apresentou atividade máxima de 78,34 U/mL e a enzima β-glicosidase apresentou atividade máxima de 9,47 U/mL. Diante das fermentações estudadas, a FES obteve os melhores resultados quando comparada com a FSm para a produção das enzimas CMCase, xilanase e β-glicosidase. |
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