Avaliação comparativa do processo auto-fermentativo e bioaumentado de diferentes amostras de bagaços de cana- de-açúcar : identificação da microbiota autóctone e produtos gerados.
dc.contributor.advisor | Silva, Silvana de Queiroz | pt_BR |
dc.contributor.advisor | Gurgel, Leandro Vinícius Alves | pt_BR |
dc.contributor.author | Souza, Isabela Morato de | |
dc.contributor.referee | Silva, Silvana de Queiroz | pt_BR |
dc.contributor.referee | Guimarães, Valéria Monteze | pt_BR |
dc.contributor.referee | Zorel, José Augusto | pt_BR |
dc.contributor.referee | Brandão, Rogélio Lopes | pt_BR |
dc.contributor.referee | Barreto, Elisa da Silva | pt_BR |
dc.date.accessioned | 2024-01-24T19:08:52Z | |
dc.date.available | 2024-01-24T19:08:52Z | |
dc.date.issued | 2023 | pt_BR |
dc.description | Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia. Núcleo de Pesquisas em Ciências Biológicas, Pró-Reitoria de Pesquisa de Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto. | pt_BR |
dc.description.abstract | O bagaço de cana-de-açúcar (BCA) é um material remanescente da indústria sucroalcooleira considerado fonte renovável, de baixo custo e rico em açúcares. A conversão desta biomassa lignocelulósica em bioprodutos é uma alternativa favorável para amenizar problemas ambientais causados pelo uso excessivo de matéria-prima de origem fóssil, além de contribuir para o conceito de biorrefinaria. Entretanto, devido à sua estrutura recalcitrante, o acesso aos açúcares do biomaterial é um desafio para microrganismos fermentadores. Assim sendo, objetivando alcançar um bioprocesso consolidado, o presente estudo investigou o potencial hidrolítico e fermentativo da microbiota autóctone do BCA bruto durante sua fermentação, bem como a prospecção dos microrganismos presentes na biomassa. Nos ensaios de fermentação foram testadas amostras de BCA de seis usinas (A, B, C, D, E e F) na concentração de 10 g/L, monitoradas por 408 h a 37oC, sob agitação. As cepas cultiváveis foram coletadas no tempo 96 h e três delas (X, Y e Z) foram selecionadas para serem inoculadas individualmente em ensaios bioaumentados. A caracterização metagenômica do consórcio microbiano foi realizada e para quantificação dos metabólitos obtidos durante a fermentação foi feita a análise da fração líquida, enquanto a fração sólida foi caracterizada a fim de determinar os teores de celulose, hemiceluloses e lignina no início e ao final do ensaio. A microbiota presente nos bagaços no início da fermentação incluiu principalmente organismos do gênero Acetobacter, ao passo que, com 96 h de ensaio houve predominância de bactérias fermentadoras, como Clostridium, Enterobacter e Ruminiclostridium. Ao final do ensaio a abundância de Ruminiclostridium foi expressiva para as amostras analisadas neste momento. Dentre as condições testadas, alcançou-se a remoção de 37% da fração de lignina, 58% de celulose e 44% de hemiceluloses na fermentação do bagaço D por sua microbiota autóctone bioaumentada por Klebsiella pneumoniae (isolado X). Os principais produtos obtidos foram ácido caproico (2,81 g/L em Dy), etanol (2,68 g/L em A), ácido acético (1,15 g/L em D), ácido isobutírico (0,97 g/L em E), metanol (0,97 g/L em A) e ácido propiônico (0,34 g/L em C). Isto demonstra o elevado potencial lignocelulolítico da microbiota autóctone do BCA por acessar e fermentar o próprio substrato, demonstrando a possibilidade de obtenção de bioprodutos de valor agregado através do bioprocesso consolidado. | pt_BR |
dc.description.abstracten | The raw sugarcane bagasse (RSB) is an effluent from the sugar and alcohol industries considered a low-cost renewable source of energy and highly enriched in sugars. Thus, the conversion of this onto bioproducts is an attractive alternative to lower the environmental impact caused by the excessive use of fossil derived fuels, besides of contributing to the concept of biorefinery. Despite this, due to its recalcitrant structure, the access to the sugars from this material is a challenge for the fermenter microorganisms. Having the goal to achieve a consolidated bioprocess, the present investigation describes both the hydrolytic and fermentative potentials from crude RSB ́s autochthonous microbiota along its fermentative processes, along with prospecting the microorganisms present into the biomass. On the fermentative assays, RSB ́s samples derived from six power plants (from A to F), all with a concentration of 10 g/L, were closely monitored for 408 hours at 37o C under constant agitation. The cultivable strains were collected after 96 hours and three of them (X, Y and Z) were selected to be inoculated individually in bioaugmented assays. The metagenomic analysis of the microbiome was developed and to quantify the metabolites obtained during the fermentation, liquid fraction analyses were performed along with the characterization of the solid fraction in order to describe the proportions of cellulose, hemicellulose and lignin at the beginning and end of the assay. The microbiome present at the different bagasse samples starting the fermentation included mainly Acetobacter genus microorganisms. Interestingly however, after 96 hours of assay the microbiome shifted to being composed mainly of fermentative bacteria such as Clostridium, Enterobacter and Ruminiclostridium. By the end of the experiment, the abundance of Ruminiclostridium genus belonging organisms was expressive for all the three sample. Among the conditions tested, the removal of 37% of the lignin fraction, 58% of cellulose and 44% of hemicellulose was achieved in the fermentation of bagasse D by its autochthonous microbiota bioaugmented by Klebsiella pneumoniae. The main products obtained were caproic acid (2.81 g/L in Dy), ethanol (2.68 g/L in A), acetic acid (1.15 g/L in D), isobutyric acid (0.97 g /L in E), methanol (0.97 g/L in A) and propionic acid (0.34 g/L in C). This way, the above-mentioned results evidently show the potential of the RSB ́s autochthonous microorganisms into not only accessing and fermenting their own substrates, but also obtaining rentable bioproducts by means of a consolidated bioprocess. | pt_BR |
dc.identifier.citation | SOUZA, Isabela Morato de. Avaliação comparativa do processo auto-fermentativo e bioaumentado de diferentes amostras de bagaços de cana- de-açúcar: identificação da microbiota autóctone e produtos gerados. 2023. 123 f. Tese (Doutorado em Biotecnologia) - Núcleo de Pesquisas em Ciências Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2023. | pt_BR |
dc.identifier.uri | http://www.repositorio.ufop.br/jspui/handle/123456789/18028 | |
dc.language.iso | pt_BR | pt_BR |
dc.rights | aberto | pt_BR |
dc.rights.license | Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 18/12/2023 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação. | pt_BR |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/ | * |
dc.subject | Biotecnologia | pt_BR |
dc.subject | Produtos biológicos | pt_BR |
dc.subject | Compostos orgânicos | pt_BR |
dc.subject | Bagaço de cana | pt_BR |
dc.title | Avaliação comparativa do processo auto-fermentativo e bioaumentado de diferentes amostras de bagaços de cana- de-açúcar : identificação da microbiota autóctone e produtos gerados. | pt_BR |
dc.type | Tese | pt_BR |
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