Avaliação da eficiência de pré-tratamentos físicos e enzimáticos para processamento de biomassa de microalgas
| Ano de defesa: | 2022 |
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| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal do Espírito Santo
Mestrado em Engenharia Ambiental |
| Programa de Pós-Graduação: |
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental
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| Departamento: |
Centro Tecnológico
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| País: |
BR
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| Palavras-chave em Português: | |
| Área do conhecimento CNPq: | |
| Link de acesso: | http://repositorio.ufes.br/handle/10/16540 |
Resumo: | The costs involved in production processes based on microalgae are substantially high, due to the lack of appropriate technologies to have access to their fractions of proteins, carbohydrates and lipids, since the cell wall and membrane constitute a barrier to the release of these compounds. intracellular. Thus, it is necessary to improve and increase the efficiency of the cell disruption step, since this is a fundamental pre-treatment for the later stages of biomass processing. Therefore, the objective of the present work was to evaluate physical and enzymatic pre-treatments in the disruption of the cell wall of microalgae. Manual grinding, ultrasound, microwave and enzymatic hydrolysis were the treatments tested in a simple and combined way. Commercial enzymes were used in the biological pretreatment as a positive control and enzymes produced in the laboratory by the solid-state fermentation (SSF) process, where a crude cellulase extract with an activity of 0.03 U/ml by the C1 fungus (genus and species unidentified), and a crude extract of pectinases with an activity of 1.74 U/ml, produced by the fungus Aspergillus niger (MAR). The enzymatic hydrolysis of the Chlorella vulgaris biomass was carried out using a mixture of the two enzymatic types and, at least, one physical method of cell disruption. The highest efficiencies achieved ranged from 32.94 to 40.1% over a period of 1 to 2 hours. The results pointed to enzymatic hydrolysis and ultrasound as promising pre-treatment methods and demonstrated that the combination of physical and biological pre-treatments potentiates cell disruption and facilitates the exploration of products from microalgaeous biomass. |
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Thus, it is necessary to improve and increase the efficiency of the cell disruption step, since this is a fundamental pre-treatment for the later stages of biomass processing. Therefore, the objective of the present work was to evaluate physical and enzymatic pre-treatments in the disruption of the cell wall of microalgae. Manual grinding, ultrasound, microwave and enzymatic hydrolysis were the treatments tested in a simple and combined way. Commercial enzymes were used in the biological pretreatment as a positive control and enzymes produced in the laboratory by the solid-state fermentation (SSF) process, where a crude cellulase extract with an activity of 0.03 U/ml by the C1 fungus (genus and species unidentified), and a crude extract of pectinases with an activity of 1.74 U/ml, produced by the fungus Aspergillus niger (MAR). The enzymatic hydrolysis of the Chlorella vulgaris biomass was carried out using a mixture of the two enzymatic types and, at least, one physical method of cell disruption. The highest efficiencies achieved ranged from 32.94 to 40.1% over a period of 1 to 2 hours. The results pointed to enzymatic hydrolysis and ultrasound as promising pre-treatment methods and demonstrated that the combination of physical and biological pre-treatments potentiates cell disruption and facilitates the exploration of products from microalgaeous biomass.Os custos envolvidos em processos produtivos à base de microalgas são substancialmente altos, devido à falta de tecnologias apropriadas para se ter acesso às suas frações de proteínas, carboidratos e lipídios, uma vez que a parede celular e a membrana constituem uma barreira à liberação desses compostos intracelulares. Assim, é preciso aprimorar e elevar a eficiência da etapa do rompimento celular, já que esse é um pré-tratamento fundamental para as etapas posteriores de processamento da biomassa. Logo, o objetivo do presente trabalho foi avaliar pré-tratamentos físicos e enzimáticos no rompimento da parede celular de microalgas. A moagem manual, ultrassom, micro-ondas e a hidrólise enzimática foram os tratamentos testados de forma simples e combinada entre si. Foram utilizadas no pré-tratamento biológico enzimas comerciais como controle positivo e enzimas produzidas em laboratório pelo processo de fermentação em estado sólido (FES), onde foram gerados, separadamente, um extrato bruto de celulase com uma atividade de 0,03 U/ml pelo fungo C1 (gênero e espécie não identificados), e um extrato bruto de pectinases com uma atividade de 1,74 U/ml, produzido pelo fungo Aspergillus niger (MAR). A hidrólise enzimática da biomassa de Chlorella vulgaris se deu utilizando uma mistura com os dois tipos enzimáticos e, pelo menos, um método físico de rompimento celular. As maiores eficiências atingidas variaram de 32,94 a 40,1%, em um período de 1 a 2h. Os resultados apontaram a hidrólise enzimática e o ultrassom como métodos de pré-tratamento promissores e demonstraram que a combinação de pré-tratamentos físicos e biológicos, potencializa o rompimento celular e facilita a exploração de produtos provenientes da biomassa microalgácea.Fundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Texthttp://repositorio.ufes.br/handle/10/16540porUniversidade Federal do Espírito SantoMestrado em Engenharia AmbientalPrograma de Pós-Graduação em Engenharia AmbientalUFESBRCentro Tecnológicosubject.br-rjbnEngenharia SanitáriaChlorella vulgarisHidrólise enzimáticaRompimento celularAvaliação da eficiência de pré-tratamentos físicos e enzimáticos para processamento de biomassa de microalgasinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)instname:Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)instacron:UFESORIGINALTamirisVescoviCasotto-2022-trabalho.pdfapplication/pdf2197019http://repositorio.ufes.br/bitstreams/a93061f9-b638-4bdf-ac4f-aeac9bb37073/downloadf38fdacc2af352188be403b89b4373bcMD5110/165402025-06-16 16:44:00.982oai:repositorio.ufes.br:10/16540http://repositorio.ufes.brRepositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufes.br/oai/requestriufes@ufes.bropendoar:21082025-06-16T16:44Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes) - Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)false |
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The costs involved in production processes based on microalgae are substantially high, due to the lack of appropriate technologies to have access to their fractions of proteins, carbohydrates and lipids, since the cell wall and membrane constitute a barrier to the release of these compounds. intracellular. Thus, it is necessary to improve and increase the efficiency of the cell disruption step, since this is a fundamental pre-treatment for the later stages of biomass processing. Therefore, the objective of the present work was to evaluate physical and enzymatic pre-treatments in the disruption of the cell wall of microalgae. Manual grinding, ultrasound, microwave and enzymatic hydrolysis were the treatments tested in a simple and combined way. Commercial enzymes were used in the biological pretreatment as a positive control and enzymes produced in the laboratory by the solid-state fermentation (SSF) process, where a crude cellulase extract with an activity of 0.03 U/ml by the C1 fungus (genus and species unidentified), and a crude extract of pectinases with an activity of 1.74 U/ml, produced by the fungus Aspergillus niger (MAR). The enzymatic hydrolysis of the Chlorella vulgaris biomass was carried out using a mixture of the two enzymatic types and, at least, one physical method of cell disruption. The highest efficiencies achieved ranged from 32.94 to 40.1% over a period of 1 to 2 hours. The results pointed to enzymatic hydrolysis and ultrasound as promising pre-treatment methods and demonstrated that the combination of physical and biological pre-treatments potentiates cell disruption and facilitates the exploration of products from microalgaeous biomass. |
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