Purificação de celulase produzido por Aspergillus niger utilizando sistema bifásico aquoso peg/citrato e aplicação em hidrólise de biomassa lignocelulósica
| Ano de defesa: | 2020 |
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| Programa de Pós-Graduação: |
Pós-Graduação em Engenharia Química
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Resumo: | Cellulases are high value added enzymes in the market because they act in synergy to release sugars, of which glucose is the one that arouses the greatest industrial interest. However, the high cost of producing and purifying these enzymes is a limiting factor for the development of this technology. The objective of this study was to purify Aspergillus niger cellulase in a PEG/citrate aqueous biphasic system (SAB) for lignocellulosic biomass hydrolysis. The determination of the liquid-liquid equilibrium data of the PEG / Citrate systems showed that the methodologies employed were efficient in their characterization, where it was possible to verify that the tie-lines of the phase diagrams were practically parallel, obtaining average angular coefficients for each system. The purification of CMCase showed that it has a preference for the bottom phase (rich in salt), with a minimum partition coefficient of 0.31, purification factor of 7.73 and recovery yield of 90.69%. The operating conditions that led to this optimum were with PEG 6000, volume ratio of 0.25 and TLL of 32.3, the last two being the variables that most influenced statistically the enzyme partition. As with the other proteins, FPase showed a preference for the top phase (polymer rich), with the partition point of 2.69, recovery yield of 86.79% and purification factor of 2.80 as the optimal point in operating conditions with PEG 4000, volume ratio of 0.75 and TLL of 32.3. Leaf residues are viable for both enzyme production and sugar production. In the hydrolysis of this lignocellulosic biomass, the purified cellulase allowed a final concentration of 6.07 g/L of glucose in the reaction medium and a maximum productivity of 0.872 g/L.h against 4.89 g/L and 0.650 g/L.h obtained using the extract. which shows that cellulase purification in SABs is an important strategy in enzyme recovery without causing loss of catalytic activity. |
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Varandas, Vinícius SilvaSouza, Roberto Rodrigues deCoêlho, Diego de Freitas2023-07-06T21:56:44Z2023-07-06T21:56:44Z2020-02-18VARANDAS, Vinícius Silva. Purificação de celulase produzido por Aspergillus niger utilizando sistema bifásico aquoso peg/citrato e aplicação em hidrólise de biomassa lignocelulósica. 2020. 90 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, 2020.https://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/17807Cellulases are high value added enzymes in the market because they act in synergy to release sugars, of which glucose is the one that arouses the greatest industrial interest. However, the high cost of producing and purifying these enzymes is a limiting factor for the development of this technology. The objective of this study was to purify Aspergillus niger cellulase in a PEG/citrate aqueous biphasic system (SAB) for lignocellulosic biomass hydrolysis. The determination of the liquid-liquid equilibrium data of the PEG / Citrate systems showed that the methodologies employed were efficient in their characterization, where it was possible to verify that the tie-lines of the phase diagrams were practically parallel, obtaining average angular coefficients for each system. The purification of CMCase showed that it has a preference for the bottom phase (rich in salt), with a minimum partition coefficient of 0.31, purification factor of 7.73 and recovery yield of 90.69%. The operating conditions that led to this optimum were with PEG 6000, volume ratio of 0.25 and TLL of 32.3, the last two being the variables that most influenced statistically the enzyme partition. As with the other proteins, FPase showed a preference for the top phase (polymer rich), with the partition point of 2.69, recovery yield of 86.79% and purification factor of 2.80 as the optimal point in operating conditions with PEG 4000, volume ratio of 0.75 and TLL of 32.3. Leaf residues are viable for both enzyme production and sugar production. In the hydrolysis of this lignocellulosic biomass, the purified cellulase allowed a final concentration of 6.07 g/L of glucose in the reaction medium and a maximum productivity of 0.872 g/L.h against 4.89 g/L and 0.650 g/L.h obtained using the extract. which shows that cellulase purification in SABs is an important strategy in enzyme recovery without causing loss of catalytic activity.As celulases são enzimas de alto valor agregado no mercado em virtude de atuarem em sinergia para a liberação de açúcares, dos quais, glicose, é o que desperta maior interesse industrial. Entretanto, o alto custo de produção e purificação dessas enzimas é um fator limitante ao desenvolvimento dessa tecnologia. O objetivo deste estudo foi purificar celulase de Aspergillus niger em sistema bifásico aquoso (SAB) PEG/citrato visando à aplicação em hidrólise de biomassa lignocelulósica. A determinação dos dados do equilíbrio liquido-líquido dos sistemas PEG/Citrato mostrou que as metodologias empregadas foram eficientes na caracterização dos mesmos, onde foi possível verificar que as tie-lines dos diagramas de fases eram praticamente paralelas, podendo-se obter coeficientes angulares médios para cada sistema. Através dos dados do equilíbrio, foi construído um planejamento fatorial 33 com massa molar do PEG, razão de volume (Vr) e comprimento de tie-line (TLL) como variáveis independentes. A purificação da CMCase demonstrou que a mesma foi particionada preferencialmente na fase inferior (rica em sal), apresentando um coeficiente de partição mínimo de 0,31, fator de purificação de 7,73 e rendimento de recuperação de 90,69%. As condições operacionais que levaram a este ótimo foram com PEG 6000, razão de volume de 0,25 e TLL de 32,3, sendo essas duas últimas as variáveis que mais influenciaram estatisticamente na partição da enzima. Assim como as demais proteínas, a FPase particionou-se preferencialmente na fase superior (rica em polímero), apresentando como ponto ótimo um coeficiente de partição de 2,69, rendimento de recuperação de 86,79 % e fator de purificação de 2,80, em condições operacionais de PEG 4000, razão de volume de 0,75 e TLL de 32,3. Os resíduos de folhas mostram-se viáveis tanto para a produção de enzima quanto para a produção de açúcares fermentescíveis. Na hidrólise desta biomassa lignocelulósica, a celulase purificada possibilitou uma concentração final de 6,07 g/L de glicose no meio reacional e produtividade máxima de 0,872 g/L.h frente a 4,89 g/L e 0,650 g/L.h obtidas utilizando o extrato bruto, o que demonstra que a purificação das celulases nos SABs é uma importante estratégia na recuperação da enzima sem provocar perda de atividade catalítica.Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqSão CristóvãoporEngenharia químicaEnzimas de fungosHidróliseEquilíbrio líquido-líquidoCelulasePurificaçãoHidróliseCellulasePurificationHydrolysisENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICAPurificação de celulase produzido por Aspergillus niger utilizando sistema bifásico aquoso peg/citrato e aplicação em hidrólise de biomassa lignocelulósicainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisPós-Graduação em Engenharia QuímicaUniversidade Federal de Sergipe (UFS)reponame: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/17807/1/license.txt098cbbf65c2c15e1fb2e49c5d306a44cMD51ORIGINALVINICIUS_SILVA_VARANDA.pdfVINICIUS_SILVA_VARANDA.pdfapplication/pdf2235157https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/17807/2/VINICIUS_SILVA_VARANDA.pdff0b7004424be828c187b938c220f8ac9MD52TEXTVINICIUS_SILVA_VARANDA.pdf.txtVINICIUS_SILVA_VARANDA.pdf.txtExtracted texttext/plain182341https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/17807/3/VINICIUS_SILVA_VARANDA.pdf.txtebf85895c6e60a56658e67dce5a6331aMD53THUMBNAILVINICIUS_SILVA_VARANDA.pdf.jpgVINICIUS_SILVA_VARANDA.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1209https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/17807/4/VINICIUS_SILVA_VARANDA.pdf.jpg237e535757e83fdd0583ddbe1999dca4MD54riufs/178072023-07-06 18:56:49.689oai:oai:ri.ufs.br:repo_01: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Repositório InstitucionalPUBhttps://ri.ufs.br/oai/requestrepositorio@academico.ufs.bropendoar:2023-07-06T21:56:49Repositório Institucional da UFS - Universidade Federal de Sergipe (UFS)false |
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