Imobilização de biocatalisadores para hidrólise enzimática de materiais lignocelulósicos

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dc.contributor.advisor-co1Rodrigues, Dasciana de Sousa
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8321796631800718eng
dc.contributor.advisor1Suarez, Carlos Alberto Galeano
dc.contributor.advisor1LattesCarlos Alberto Galeano Suarezeng
dc.contributor.referee1Suarez, Carlos Alberto Galeano
dc.contributor.referee2Rodrigues, Dasciana de Sousa
dc.contributor.referee3Seolatto, Araceli Aparecida
dc.contributor.referee4Mendes, Adriano Aguiar
dc.creatorPereira, Mariana Bisinotto
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/5062534800375587eng
dc.date.accessioned2019-03-18T15:14:13Z
dc.date.issued2019-02-26
dc.description.abstractIn the present work, different strategies of cellulases immobilization were studied. The strategy that showed better cost-benefit was chosen for further optimization. The enzymatic cocktail employed in this study was the Cellic Ctec 3 produced by Novozymes. One of the main challenges was to immobilize in a non-selective way, the greatest possible number of the (at least) 17 enzymes present in the cocktail, since they have different molecular masses, types and number of functional groups on their surface. It’s worth mentioning that the absence of one of these enzymes may prevent the complete conversion of the cellulose into glucose. Cellulases immobilized by both cross-linking and covalent attachment on glutaraldehyde-activated chitosan gel as well as sequential immobilization of β-glycosidase (nucleus) and cellulases (periphery) had their performances evaluated in the hydrolysis of sugarcane bagasse pretreated by an Organosolv process. Cellulases immobilized by covalent attachment on glutaraldehyde activated chitosan gel presented the best results. A preliminary study was necessary to develop a methodology to obtain the sequential immobilized β- glycosidase, since the use of this methodology for hydrolysis of lignocellulosic materials represents a great scientific innovation. Reaction parameters such as chitosan concentration in gel preparation (0.5% to 2%), pH (7 to 10), immobilization time (10 to 120 minutes) and enzyme loading (40.2 to 1340 mg protein / g support) were evaluated. Cellulases immobilized at pH 9.0 for 30 minutes exhibited better hydrolysis performance when an enzyme loading of 134 milligrams per gram of support was used. Hydrolysates with a glucose content of 13.43 and 10.35 g / L were obtained when micro fibrillated avicel and pre-treated sugarcane bagasse were used as substrate, respectively. The immobilized cellulase lost 60% of its hydrolysis performance after 8 cycles of application using microfiber avicel as substrate. The loss was 75% after 6 cycles of application when sugarcane bagasse was used. The great hydrolysis performance associated with the successful reuse of the immobilized cellulases indicates that the improvement of both immobilization methodology and pretreatment of lignocellulosic biomass is able to generate cellulose with a high degree of purity, which will allow the development of a continuous system of enzymatic hydrolysis with retained enzyme in the reactor.eng
dc.description.provenanceSubmitted by Priscila Lima (priscila.snl@gmail.com) on 2019-03-15T18:34:10Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Mariana Bisinotto Pereira - 2019.pdf: 2436924 bytes, checksum: 9d72605e18992bbfaf2a2cfa70b46e32 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5)eng
dc.description.provenanceApproved for entry into archive by Liliane Ferreira (ljuvencia30@gmail.com) on 2019-03-18T15:14:13Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Mariana Bisinotto Pereira - 2019.pdf: 2436924 bytes, checksum: 9d72605e18992bbfaf2a2cfa70b46e32 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5)eng
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dc.description.resumoNeste trabalho, diferentes estratégias de imobilização de celulases foram estudadas, em consequência aquela que apresentou melhor custo-benefício foi escolhida para aprimoramento. O coquetel enzimático utilizado nesse estudo foi o Cellic Ctec 3 produzido pela Novozymes. Um dos principais desafios foi imobilizar, de forma não seletiva a maior diversidade possível das pelo menos 17 enzimas presentes no coquetel, visto que, elas apresentam diferentes massas moleculares, tipos e quantidade de grupos funcionais em sua superfície. A ausência de uma dessas enzimas pode impedir a conversão completa da celulose em glicose. Celulases imobilizadas por entrecruzamento, ligação covalente em gel de quitosana ativado com glutaraldeído e imobilização sequencial de β-glicosidase (núcleo) e celulases (periferia) tiveram seus desempenhos avaliados em hidrólise do bagaço de cana-de- açúcar pré-tratado por um processo organosolv. Imobilizados em gel de quitosana ativada com glutaraldeído apresentaram melhores resultados e seu estudo foi aprofundado, contudo um estudo preliminar que permitiu desenvolver uma metodologia para obtenção do imobilizado sequencial de β-glicosidase foi realizado, devido a inovação que representa o uso desta metodologia na hidrólise de materiais lignocelulósicos. Parâmetros como a concentração de quitosana no preparo do gel (0,5% a 2%), o pH (7 a 10), tempo (10 a 120 minutos) de imobilização e a carga enzimática (40,2 a 1340 mg de proteína/g de suporte) foram avaliados. As celulases imobilizadas apresentaram melhor desempenho de hidrólise quando uma carga enzimática de 134 mg de proteína/g de suporte foi utilizada com pH 9,0 por 30 minutos de imobilização em suporte com 0,5% de quitosana. Hidrolisados com teor de glicose de 13,43 e 10,35 g/L, foram obtidos quando avicel microfibrilada e bagaço de cana-de-açúcar pré-tratado foram utilizados como substrato, respectivamente. A celulase imobilizada perdeu 60% de seu desempenho de hidrólise após 8 ciclos de aplicação em avicel microfibilada. A perda foi de 75% após 6 ciclos de aplicação em bagaço de cana. O desempenho de hidrólise associado ao reuso das celulases imobilizadas indicam que o aprimoramento na imobilização de celulases acoplado ao aprimoramento de pré-tratamento de biomassa lignocelulósica, gerando celulose com elevado grau de pureza, permitirá o desenvolvimento de um sistema contínuo de hidrólise enzimática com enzima retida no reator.eng
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESeng
dc.formatapplication/pdf*
dc.identifier.citationPEREIRA, M. B. Imobilização de biocatalisadores para hidrólise enzimática de materiais lignocelulósicos. 2019. 74 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2019.eng
dc.identifier.urihttp://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/9346
dc.languageporeng
dc.publisherUniversidade Federal de Goiáseng
dc.publisher.countryBrasileng
dc.publisher.departmentInstituto de Química - IQ (RG)eng
dc.publisher.initialsUFGeng
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Química (IQ)eng
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectPré-tratamento organosolvpor
dc.subjectCellic ctec 3por
dc.subjectReuso de enzimapor
dc.subjectAvicelpor
dc.subjectPre-treatment organosolveng
dc.subjectEnzyme reuseeng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICAeng
dc.titleImobilização de biocatalisadores para hidrólise enzimática de materiais lignocelulósicoseng
dc.title.alternativeImmobilization of biocatalysts for enzymatic hydrolysis of lignocellulosic materialseng
dc.typeDissertaçãoeng

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