PPBIOTEC - Programa de Pós-graduação em Biotecnologia

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Inovações na produção de enzimas do fungo Chrysoporthe cubensis e seus reflexos na sacarificação do bagaço de cana-de-açúcar.
(2018) Albuquerque, Mariana Furtado Granato de; Rezende, Sebastião Tavares de; Guimarães, Valéria Monteze; Rezende, Sebastião Tavares de; Almeida, Maíra Nicolau de; Andrade, Milton Hércules Guerra de; Monteiro, Paulo Sérgio; Brandão, Rogélio Lopes
O presente trabalho avaliou o efeito de métodos de pré-tratamento, ainda não testados, na hidrólise do bagaço de cana realizada com coquetéis enzimáticos fúngicos produzidos on-site. Além disso, o extrato enzimático de C. cubensis foi melhorado, por meio de alterações em suas condições de cultivo, e as enzimas α-arabinofuranosidases desse fungo foram purificadas, caracterizadas e avaliadas na hidrólise do bagaço de cana-de-açúcar pré-tratado alcalino. Os melhores resultados mostraram que o prétratamento hidrotérmico permitiu a conversão de mais de 60% da glicana pelo blend enzimático C. cubensis-P.pinophilum, além de diminuir a necessidade de hemicelulases no processo. O farelo de trigo se destacou, em relação ao capim elefante e ao bagaço de cana-de-açúcar, como fonte de carbono no crescimento do C. cubensis. O melhor extrato enzimático, obtido a partir do crescimento do fungo em uma mistura do farelo de trigo e farinha de beterraba, na proporção 1:1, se mostrou mais completo e eficiente na sacarificação do bagaço de cana submetido ao pré-tratamento ácido ou alcalino, se comparado ao extrato enzimático obtido com farelo de trigo puro. A partir desse coquetel, foram purificadas e caracterizadas duas α-arabinofuranosidases, denominadas α-Ara1 e α-Ara2. As duas enzimas foram satisfatoriamente estáveis a 50 °C, com meiavidas de 68 e 77 horas, respectivamente, e apresentaram pH e temperatura ótimos próximos a 4,0 e 60 °C. A α-Ara1 foi identificada como membro da família GH51 e a αAra2 como uma GH54. Se comparada à α-Ara1, α-Ara2 apresentou maior atividade específica em diferentes substratos, além de maiores eficiências catalíticas ao atuar sobre substratos naturais e complexos, provavelmente devido à presença do domínio de ligação à carboidrato CBM42, presente na estrutura desse enzima. A suplementação do coquetel comercial Multifect® CL com a α-Ara2 aumentou 1,6 vezes e liberação de glicose e 3,6 vezes a produção de xilose. Resultado idêntico foi observado após a combinação do coquetel comercial com as duas α-arabinofuranosidases purificadas, o que indicou sinergismo entre as mesmas. Portanto, o presente estudo contribui para maior conhecimento dos efeitos de diferentes pré-tratamentos na atuação das enzimas produzidas por C. cubensis, bem como traz algumas inovações relacionadas ao processo de produção de enzimas desse fungo e ao estudo de novas α-arabinofuranosidases com potencial para aplicação na indústria de etanol lignocelulósico.
Tratamento do glicerol bruto proveniente da produção de biodiesel visando a geração de metano.
(2014) Albuquerque, Mariana Furtado Granato de; Silva, Silvana de Queiroz
Tradicionalmente, o tratamento de efluentes com alto teor de matéria orgânica é realizado através da técnica de digestão anaeróbia, que por sua vez é capaz de transformar a matéria orgânica complexa em gases com alto poder calorífico, como o hidrogênio e o metano. O objetivo deste estudo foi avaliar o desempenho de reatores UASB no tratamento do glicerol bruto derivado da produção de biodiesel em diferentes condições de concentração de DQO inicial, temperatura e TDH, principalmente no que tange à remoção de DQO, produção de metano e acúmulo de AGV. Além disso, comparou-se a degradação anaeróbia do glicerol bruto com a da glicerina pura. Quatro reatores UASB foram operados em 2 fases: na primeira, foram testados dois substratos diferentes sob temperaturas diferentes, carga orgânica de 1 g DQO.L-1.d-1 e TDH de 24 horas. Na Fase 2, a carga orgânica foi dobrada e sua influência na degradação do glicerol bruto em diferentes temperaturas foi avaliada. Os principais resultados do estudo podem ser resumidos como a seguir: i) O glicerol bruto demonstrou não ser tóxico à biomassa anaeróbia e possuir boa capacidade de produção a metano (AME = 0,51 gDQOmetano/gSSV.d e PM = 0,96 gDQOCH4/gDQOincubada); ii) Elevadas eficiências medianas de degradação (77-84% de remoção de DQO) foram acompanhadas por pequeno acúmulo de AGV( 112–170 mg DQOAGV/L) na Fase 1 após um longo período de adaptação dos microrganismos, sem diferença significativa entre os reatores alimentados com glicerina pura e àqueles alimentados com glicerol bruto; iii) Uma maior carga orgânica (2 g DQO.L-1.d-1) prejudicou a remoção de matéria orgânica (21-48% de eficiência) e aumentou o acúmulo de AGV (272-563 mg DQOAGV/L); iv) A baixa produção de metano na Fase 1, em comparação com a Fase 2, indica que a quantificação deste gás foi subestimada. Portanto, pode-se inferir que o efluente da produção de biodiesel pode ser utilizado na produção de metano, mas a eficiência do processo é fortemente dependente e sensível à carga orgânica. Dessa forma, este estudo contribui fortemente para o avanço do conhecimento nas áreas de degradação anaeróbia do glicerol bruto e implantação desta técnica nas indústrias de biodiesel.