Otimização da extração e caracterização parcial de celulases fúngicas obtidas por fermentação em estado sólido do bagaço da cana-de-açúcar
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Data de Publicação: | 2017 |
Tipo de documento: | Dissertação |
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Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UNIOESTE |
Texto Completo: | http://tede.unioeste.br/handle/tede/5771 |
Resumo: | Brazil is the world's largest producer of sugarcane, this product is mostly destined for the production of sugar and fuel alcohol, giving rise to a large volume of solid waste. Sugarcane bagasse is a lignocellulosic residue that has been used mainly in energy generation. In the search for more noble purposes, sugarcane bagasse can be used in solid state fermentation processes (FES), intended for the production of enzymes capable of hydrolyzing cellulose. The extraction of the enzymes obtained in FES with fungi is an important step that can influence the yield and cost during the process of obtaining the enzymatic extracts, which will be used in the hydrolysis processes of the cellulose present in sugarcane bagasse, for the purpose of production fermentable sugars, which will serve as raw material in subsequent fermentations to obtain bioethanol. The objective of this work was to evaluate the best conditions for the extraction of cellulase enzymes (FPases, CMCases and β-glycosidase) obtained by FES from sugarcane bagasse with the Aspergillus niger fungus and its partial characterization. The optimization of the extraction process of the cellulolytic enzymes by experimental designs in search of the optimal condition for multienzymatic extraction was investigated, using ultrasound (Ultra) and temperature (°C) and time (min) and pH involved in the process. The results obtained from the Doehlert Matrix showed that there is no significant influence (p <0.05) on the use of Ultra in the enzymatic complex extraction. Based on the Box-Behnken design, taking as variables t, T and pH, the statistical analysis showed significant effects of quadratic terms (Q) T, t and pH for FPase. For the CMCase the terms t (Q), linear of the T (L) and the interaction of the terms T (L) and pH (L) were significant, for β-glycosidase the term of T (Q) and pH (L). The obtained models describe in a satisfactory way the process of extraction of the enzymes, affirmed by the values of R2 and test F. The optimization of the extraction was estimated with global desirability of 0.80, under the operating conditions: t = 35.8 min, T = 38.3 °C and pH = 6.5. In hydrolysis of sugarcane bagasse using the enzymatic complex, the ANOVA and the Tukey test demonstrated that the best treatment was the ultrasonic assisted hydrolysis, with a mean value of 0.818 g L-1 in the highest solid-liquid ratio of 33, 3 g L-1 studied. Partial characterization of cellulase in temperature and pH showed that cellulase is thermostable at temperatures of 50°C and 60°C and stability at pH in the range of 5 to 7. |
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In the search for more noble purposes, sugarcane bagasse can be used in solid state fermentation processes (FES), intended for the production of enzymes capable of hydrolyzing cellulose. The extraction of the enzymes obtained in FES with fungi is an important step that can influence the yield and cost during the process of obtaining the enzymatic extracts, which will be used in the hydrolysis processes of the cellulose present in sugarcane bagasse, for the purpose of production fermentable sugars, which will serve as raw material in subsequent fermentations to obtain bioethanol. The objective of this work was to evaluate the best conditions for the extraction of cellulase enzymes (FPases, CMCases and β-glycosidase) obtained by FES from sugarcane bagasse with the Aspergillus niger fungus and its partial characterization. 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The optimization of the extraction was estimated with global desirability of 0.80, under the operating conditions: t = 35.8 min, T = 38.3 °C and pH = 6.5. In hydrolysis of sugarcane bagasse using the enzymatic complex, the ANOVA and the Tukey test demonstrated that the best treatment was the ultrasonic assisted hydrolysis, with a mean value of 0.818 g L-1 in the highest solid-liquid ratio of 33, 3 g L-1 studied. Partial characterization of cellulase in temperature and pH showed that cellulase is thermostable at temperatures of 50°C and 60°C and stability at pH in the range of 5 to 7.O Brasil é o maior produtor mundial da cana-de-açúcar, este produto é destinado em sua maioria para produção de açúcar e álcool combustível, dando origem a um grande volume de resíduos sólidos. O bagaço da cana é um resíduo lignocelulósico que tem sido utilizado principalmente na geração de energia. Na busca por fins mais nobres, o bagaço da cana pode ser utilizado em processos de fermentação em estado sólido (FES), destinado à produção de enzimas capazes de hidrolisar a celulose. A extração das enzimas obtidas na FES com fungos é uma etapa importante que pode influenciar no rendimento e custo durante o processo de obtenção dos extratos enzimáticos, que serão usados nos processos de hidrólise da celulose presente no bagaço da cana, para fins de geração dos açúcares fermentescíveis, que servirão de matéria prima em fermentações posteriores na obtenção de bioetanol. O objetivo deste trabalho foi avaliar as melhores condições de extração de enzimas celulases (FPases, CMCases e β-glicosidase) obtidas por FES de bagaço da cana-de-açúcar com o fungo Aspergillus niger e sua caracterização parcial. Foi investigada a otimização do processo de extração das enzimas celulolíticas por planejamentos experimentais em busca da condição ótima para extração multienzimática, associando ao método de extração o uso do ultrassom (Ultra) e variação dos parâmetros tempo (min), temperatura (°C) e pH envolvidos no processo. Os resultados obtidos a partir da Matriz de Doehlert demonstraram que não há influência significativa (p<0,05) da utilização do Ultra na extração complexo enzimática. Com base no planejamento Box-Behnken tomando como variáveis t, T e pH, a análise estatística demonstrou efeitos significativos dos termos quadráticos (Q) T, t e pH para FPase. Para a CMCase foram significativos os termos t (Q), linear da T (L) e a interação dos termos T (L) e pH (L), para β-glicosidase o termo da T (Q) e pH (L). Os modelos obtidos descrevem de forma satisfatória o processo de extração das enzimas, afirmado pelos valores de R2 e teste F. A otimização da extração foi estimada com desejabilidade global de 0,80, nas condições operacionais: t = 35,8 min, T = 38,3 °C e pH = 6,5. Na etapa de hidrólise do bagaço da cana utilizando o complexo enzimático, a ANOVA e o teste Tukey demonstraram que o melhor tratamento foi a hidrólise assistida por ultrassom, com valor médio de AR 0,818 g L-1 na maior razão sólido-líquido de 33,3 g L-1 estudada. A caracterização parcial da celulase quanto a temperatura e pH, demonstrou que a celulase é termoestável nas temperaturas de 50°C e 60°C e estabilidade ao pH na faixa de 5 a 7.Submitted by Marilene Donadel (marilene.donadel@unioeste.br) on 2022-02-04T22:36:23Z No. of bitstreams: 1 Tales_Prado_Alves_2017.pdf: 3415270 bytes, checksum: b7019e2f266efeb9bf9b74a1a33c25e9 (MD5)Made available in DSpace on 2022-02-04T22:36:23Z (GMT). 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Otimização da extração e caracterização parcial de celulases fúngicas obtidas por fermentação em estado sólido do bagaço da cana-de-açúcar Alves, Tales Prado Celulases Fermentação em estado sólido Extração enzimática Hidrólise enzimática Caracterização Cellulases Solid-state fermentation Enzymatic extraction Enzymatic hydrolysis Characterization ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA |
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