Produção de celulases a partir de resíduo da casca de acerola visando à produção de etanol celulósico
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Data de Publicação: | 2023 |
Tipo de documento: | Trabalho de conclusão de curso |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFRN |
Texto Completo: | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/55739 |
Resumo: | O Brasil é um dos maiores produtores de resíduo agrícola do mundo, sendo um deles o resíduo da acerola. Esse resíduo é formado principalmente por polissacarídeos (celulose e hemicelulose) e por macromoléculas aromáticas (lignina) tornando-o uma matéria-prima útil para microrganismos produtores de celulase e hemicelulase e, por consequência, um ótimo substrato para a produção de etanol de segunda geração. O presente estudo avaliou o potencial do resíduo da acerola, que foi submetido a um pré-tratamento com ácido sulfúrico 1% (v/), na produção de enzimas celulolíticas a partir de um cultivo de fermentação em estado sólido (FES), utilizando o microrganismo Trichoderma reesei, e o emprego do extrato enzimático na produção do etanol 2G a partir de um bioprocesso consolidado. A caracterização físico-química do resíduo foi realizada antes e após o pré-tratamento, através da determinação da umidade, extraíveis, cinzas totais e teores de celulose, hemicelulose e lignina. Enqunato a caracterização do extrato enzimático foi efetuada através da determinação da temperatura ótima, do melhor tampão para a extração e da estabilidade térmica. A atividade enzimática do extrato enzimático foi determinada por ensaios de atividade enzimática usando os substratos papel de filtro (FPase) e Carboximetilcelulose (CMCase). O pré-tratamento ácido resultou numa diminuição de mais de 90% na quantidade hemicelulose e uma diminuição de quase 15% no teor de lignina na amostra após o pré-tratamento com ácido. Foram encontradas atividades de 3,84 UCMC/g para CMCase e de 3,29 UFP/g para FPase no cultivo de 24 horas utilizando o tampão citrato de sódio (50 mM, pH 4,8) com solvente de extração, em condições otimizadas. A produção do etanol lignocelulósico foi inibida, mas foram encontrados quantidade 8,26g/L de glicose ao final do processo. O resultado obtido no estudo mostra que o bagaço de acerola é um substrato viável para obtenção de celulases e açúcares fermentescíveis e esta pesquisa contribui para a exploração de uma utilização alternativa dos resíduos da acerola. |
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Silva, Maria Carolina NevesRocha, Juliene da Câmarahttps://orcid.org/0000-0002-1609-0325http://lattes.cnpq.br/4060616632489375Santos, Everaldo Silvino doshttps://orcid.org/0000-0001-7384-1140http://lattes.cnpq.br/4330639792072559Padilha, Liana Francohttps://orcid.org/0000-0001-8999-3616http://lattes.cnpq.br/8522913274131390Rios, Nathalia Saraiva2023-12-11T15:19:23Z2023-12-11T15:19:23Z2023-11-30SILVA, Maria Carolina Neves. PRODUÇÃO DE CELULASES A PARTIR DE RESÍDUO DA CASCA DE ACEROLA VISANDO À PRODUÇÃO DE ETANOL CELULÓSICO. 2023. 55 f. TCC (Graduação) - Curso de Engenharia Química, Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023.https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/55739O Brasil é um dos maiores produtores de resíduo agrícola do mundo, sendo um deles o resíduo da acerola. Esse resíduo é formado principalmente por polissacarídeos (celulose e hemicelulose) e por macromoléculas aromáticas (lignina) tornando-o uma matéria-prima útil para microrganismos produtores de celulase e hemicelulase e, por consequência, um ótimo substrato para a produção de etanol de segunda geração. O presente estudo avaliou o potencial do resíduo da acerola, que foi submetido a um pré-tratamento com ácido sulfúrico 1% (v/), na produção de enzimas celulolíticas a partir de um cultivo de fermentação em estado sólido (FES), utilizando o microrganismo Trichoderma reesei, e o emprego do extrato enzimático na produção do etanol 2G a partir de um bioprocesso consolidado. A caracterização físico-química do resíduo foi realizada antes e após o pré-tratamento, através da determinação da umidade, extraíveis, cinzas totais e teores de celulose, hemicelulose e lignina. Enqunato a caracterização do extrato enzimático foi efetuada através da determinação da temperatura ótima, do melhor tampão para a extração e da estabilidade térmica. A atividade enzimática do extrato enzimático foi determinada por ensaios de atividade enzimática usando os substratos papel de filtro (FPase) e Carboximetilcelulose (CMCase). O pré-tratamento ácido resultou numa diminuição de mais de 90% na quantidade hemicelulose e uma diminuição de quase 15% no teor de lignina na amostra após o pré-tratamento com ácido. Foram encontradas atividades de 3,84 UCMC/g para CMCase e de 3,29 UFP/g para FPase no cultivo de 24 horas utilizando o tampão citrato de sódio (50 mM, pH 4,8) com solvente de extração, em condições otimizadas. A produção do etanol lignocelulósico foi inibida, mas foram encontrados quantidade 8,26g/L de glicose ao final do processo. O resultado obtido no estudo mostra que o bagaço de acerola é um substrato viável para obtenção de celulases e açúcares fermentescíveis e esta pesquisa contribui para a exploração de uma utilização alternativa dos resíduos da acerola.Brazil is one of the world's largest producers of agricultural waste, acerola residue being one. This residue, primarily composed of polysaccharides (cellulose and hemicellulose) and aromatic macromolecules (lignin), serves as a valuable raw material for cellulase and hemicellulase-producing microorganisms, thus an excellent substrate for second-generation ethanol production. This study assessed the potential of acerola waste, pre-treated with 1% sulfuric acid, in producing cellulolytic enzymes via solid-state fermentation using Trichoderma reesei, and the use of the enzymatic extract in 2G ethanol production through a consolidated bioprocess. The residue underwent physicochemical characterization before and after pre-treatment, measuring moisture, extractables, total ash, and levels of cellulose, hemicellulose, and lignin. The enzymatic extract was characterized for optimal temperature, best extraction buffer and thermal stability. Enzymatic activity was determined using filter paper (FPase) and Carboxymethyl cellulose (CMCase) substrates. Acid pre-treatment led to over 90% reduction in hemicellulose and nearly 15% reduction in lignin content. Activities found were 3.84 UCMC/g for CMCase and 3.29 UFP/g for FPase after 24-hour cultivation in optimized conditions using sodium citrate buffer. Though lignocellulosic ethanol production was inhibited, 8.26g/L glucose was detected at the process's end. The findings indicate that acerola waste is a viable substrate for obtaining cellulases and fermentable sugars, contributing to the exploration of alternative uses for acerola residues.Universidade Federal do Rio Grande do NorteEngenharia QuímicaUFRNBrasilDepartamento de Engenharia QuímicaAttribution-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICAcelulase, hidrólise da biomassa, etanol 2G, resíduo da acerola2G ethanol, acerola residue, biomass hydrolysis, cellulases.Produção de celulases a partir de resíduo da casca de acerola visando à produção de etanol celulósicoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNORIGINALtcc_PRONTO (1).pdftcc_PRONTO (1).pdfapplication/pdf824395https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/55739/1/tcc_PRONTO%20%281%29.pdf5dd5af47c10473f18e4b8b7f8314a780MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8805https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/55739/2/license_rdfc4c98de35c20c53220c07884f4def27cMD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81484https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/55739/3/license.txte9597aa2854d128fd968be5edc8a28d9MD53123456789/557392023-12-11 12:19:23.441oai:https://repositorio.ufrn.br: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Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2023-12-11T15:19:23Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false |
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