PPBIOTEC - Programa de Pós-graduação em Biotecnologia
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Resultados da Pesquisa
Item Avaliação da fermentação de glicerol por Enterobacter sp. para a produção de hidrogênio e etanol.(2019) Zorel, José Augusto; Silva, Silvana de Queiroz; Santos, Alexandre Soares dos; Baeta, Bruno Eduardo Lobo; Moreira, Leandro Marcio; Coelho, Maria Alice Zarur; Silva, Silvana de QueirozA despeito da imagem de sustentabilidade que acompanha o biodiesel, o balanço de massa de seu ciclo de vida ainda está longe de ser fechado, de modo que, com a expansão do biodiesel e em dependência de fatores do mercado, o glicerol pode ser considerado como coproduto ou resíduo. Portanto, a expansão sustentável das indústrias de biodiesel depende do tratamento do glicerol. Nesse sentido, a fermentação escura pode aliar o tratamento do glicerol à produção de monômeros, energia e biocombustíveis (como H2 e etanol), aumentando a gama de produtos das indústrias de biodiesel. No entanto, esse processo ainda é dificultado pela presença de impurezas e pelas altas concentrações necessárias para conferir aplicabilidade ao processo. Desse modo, esse trabalho avaliou as alterações no metabolismo fermentativo de dois isolados de Enterobacter sp., 3R e 9R, em resposta a variadas concentrações iniciais de glicerol (5, 10 e 40 gL-1; G5, G10 e G40, respectivamente). Apresentando-se como mais promissor, o isolado 9R foi avaliado quanto aos efeitos de impurezas, pH, oxigenação e quantidade de células sobre a bioconversão do glicerol. Os resultados desses testes serviram como base para definir os fatores pH, quantidade de células e concentração de glicerol como os mais influentes sobre o desempenho do isolado. Em seguida, foi realizada a busca dos melhores valores para esses parâmetros com uso da matriz de Doehlert e da função de desejabilidade. Desse modo, foram definidas três configurações visando diferentes objetivos: HEPG (maior consumo de glicerol e produção simultânea de H2, etanol e 1,3-PDO; sendo os valores ótimos: pH 7,85; 27,5 GI; 0,009 Inóc.); PG (maior consumo de glicerol e produção de 1,3-PDO; sendo os valores ótimos: pH 7,70; 41,0 GI; 0,009 Inóc.); e HEG (maior consumo de glicerol e produção simultânea de H2 e etanol; sendo os valores ótimos: pH 8,00; 23,0 GI; 0,009 Inóc.). Os resultados dos ensaios determinados pela função de desejabilidade ficaram de acordo com o estipulado, sendo obtidos os valores máximos de 59,4 mmol L-1 para a produção de H2 e 7,6 gL-1 (164,28 mmolL-1) para a produção de etanol pela configuração HEG. O consumo de glicerol também foi otimizado, alcançando na condição HEG o valor de 22,5 gL-1 (98,0 % do glicerol adicionado) em menos 24 horas. Essa condição possibilitou a obtenção de 0,42 L de etanol e 59,04 L H2 por kg de glicerol consumido. Espera-se que os resultados obtidos nesse trabalho sirvam como base para os próximos estudos desenvolvidos por nosso grupo no campo de bioconversão do glicerol.Item Avaliação da produção de bio-hidrogênio e da expressão do gene glpfF durante a fermentação de glicerol por Enterobacter sp.(2018) Souza, Isabela Morato de; Silva, Silvana de Queiroz; Silva, Silvana de Queiroz; Santos, Alexandre Soares dos; Moreira, Patrícia de AbreuDevido ao aumento da demanda energética mundial a busca por fontes renováveis de energia tem ganhado espaço nos últimos anos. Com isso, a produção de biodiesel tem expandido significativamente tendo como consequência o aumento da oferta de glicerol bruto. Encontrar funcionalidade para este co-produto da produção do biodiesel passou a ser uma questão frequente e oportuna para a pesquisa, uma vez que esta não pode ser descartado sem pré-tratamento e apresenta inúmeras aplicações na indústria. A fermentação escura realizada por bactérias pode se aliar ao tratamento do glicerol uma vez que sua conversão resulta na obtenção de diversos compostos de valor agregado, bem como o bio-hidrogênio. Desta maneira o presente estudo objetivou avaliar o processo de produção de hidrogênio por Enterobacter sp. 9R a partir do glicerol. O sequenciamento do genoma desta bactéria foi realizado e os genes envolvidos na produção de hidrogênio foram identificados e comparados entre diferentes espécies. Ensaios com diferentes concentrações de glicerol inicial (5 g/L, 20 g/L e 40 g/L) foram conduzidos e os produtos de fermentação e expressão do gene glpF (facilitador de glicerol) foram monitorados. Para os ensaios de fermentação com 5 g/L e 20 g/L de glicerol o isolado consumiu todo o substrato e obteve rendimentos de 0,41 e 0,35 mmol H2/mmol de glicerol, respectivamente. Na condição de 20 g/L observou-se a maior produção de hidrogênio e de seu subproduto etanol, com valores de 12,18 mmol de H2 e 6,53 g/L de etanol. Para a condição com maior concentração de glicerol, o substrato foi consumido em apenas 44,04% e apresentou uma consequente queda nos rendimentos dos produtos de interesse. Tal fato se deve ao direcionamento do fluxo de carbono para vias independentes da produção de hidrogênio ocorrendo um fenômeno de inibição conjunta no consumo de substrato e produção de H2. Em relação à expressão do gene glpF esta foi considerável na condição de 5 g/L, sendo 7 vezes maior do que na concentração de 40 g/L de glicerol. Demonstrando assim, que em baixas concentrações o glicerol é internalizado pelo seu transportador. E em altas concentrações o substrato é conduzido para o meio intracelular por difusão, trazendo desvantagens ao consumo e consequente conversão do glicerol, comprometendo o rendimento de produtos da fermentação.Item Utilização de resíduos da produção de biodiesel como base de meio de cultura para leveduras de interesse comercial.(Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia. Núcleo de Pesquisas em Ciências Biológicas, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2011) Bastos, Cristiana de Souza; Brandão, Rogélio LopesEm uma economia movida pelo transporte, a dinâmica dos combustíveis líquidos faz parte de sua engenharia. A mudança do consumo de energia baseado em combustíveis fósseis para os de fontes renováveis é um desafio e uma necessidade de ordem econômica e ambiental. Uma vez que o petróleo é a principal fonte fóssil utilizada e possui reservas de fácil acesso limitadas, o consumo destas irá eventualmente exaurir sua oferta. Uma alternativa que tem mostrado-se promissora nos últimos anos é o uso dos Biocombustíveis. Dentre estes, o maior destaque é dado ao Bioetanol e Biodiesel. A partir do processo produtivo de Biodiesel industrialmente utilizado são obtidos ésteres monoalquílicos de ácidos graxos (Biodiesel) e co-produtos dos quais o mais importante é o glicerol. Muitos microrganismos são capazes de utilizar o glicerol como única fonte de carbono, e um exemplo são as leveduras. O objetivo deste projeto foi desenvolver um processo, industrialmente vantajoso, para utilizar um co-produto de baixo custo da produção de Biodiesel como base para meio de cultura para diferentes leveduras. Utilizou-se três linhagens de interesse comercial, Saccharomyces cerevisiae LBCM 653C (produtora de cachaça) e do fermento de panificação FLEISHMANN, e S. boulardii, e uma linhagem laboratorial, S. cerevisiae BY4741. Cresceu-se essas linhagens em diluições de resíduo glicérico bruto de Biodiesel fornecido pelo CETEC (Centro Tecnológico de Minas Gerais/Belo Horizonte-MG) e pela BIOMINAS (Biominas Indústria e Comércio de Biodiesel LTDA/Itaúna-MG). As diluições foram acrescidas de diferentes fontes nitrogenadas (YP – Extrato de levedura e Peptona, Sulfato de Amônio e Uréia) e analisadas quanto ao crescimento celular. As preparações nas quais obteve-se crescimento celular similar àquele obtido em meio laboratorial YPGlicerol foi com o acréscimo de YP como fonte nitrogenada, e o crescimento celular em resíduo diluído com ou sem a adição Sulfato de Amônio e Uréia não foi apreciável quando comparado àquele obtido com YP. Análise dos dados mostrou que o crescimento celular em cada preparação de resíduo de Biodiesel diluído depende da linhagem utilizada. Sugere-se que a manutenção do pH em valores mais baixos estimule o crescimento celular em resíduo de Biodiesel diluído. Além disso, a estocagem parece promover modificações no resíduo que inibem o crescimento celular da linhagem S. boulardii sob as condições ensaiadas. Devido ao fato de que as leveduras estudadas foram capazes de crescer em diluições de resíduo de Biodiesel, a utilização deste em processo biotecnológico com leveduras é viável.