Produção e caracterização de nanocelulose utilizando enzimas ativas em carboidratos complexos
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2019 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP |
Texto Completo: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-19072022-102339/ |
Resumo: | A celulose é um polímero de origem natural e um dos mais abundantes encontrado na natureza. Obtidas a partir da desconstrução das fibras de celulose, a nanoelulose apresenta propriedades com grande interesse científico e tecnológico como hidrofilicidade, capacidade de modificação química, elevada rigidez, elevada resistência a tração, translucidez, entre outras. Uma das principais fontes para a obtenção da celulose é através da biomassa lignocelulósica, que é matéria orgânica proveniente de fontes vegetais ou resultante do seu processo. O Brasil é o maior produtor mundial de cana-de-açúcar, o que torna esta fonte atrativa para a produção de materiais de alto valor agregado, como a nanocelulose. Neste trabalho, o bagaço de cana-de-açúcar foi utilizado para a produção de nanofibras de celulose. Para isso, o bagaço foi submetido a um pré-tratamento ácido e básico para a solubilização dos componentes não celulósicos da biomassa, como lignina e hemicelulose. Em seguida, nanofibras de celulose foram obtidas através do uso de três diferentes enzimas; a endoglucanase ThCel7B, a xilanase TcXyn10A e uma enzima de atividade auxiliar da família AA9 seguida de um tratamento em um ultrassom de sonda. As enzimas utilizadas de forma simultânea levaram a uma melhora na eficiência do processo resultando em um aumento da concentração dos produtos solúveis e de grupos oxidados. Entretanto, não foi possível observar uma diferença significativa entre as amostras de nanocelulose produzidas, seja por via enzimática ou por via química, em seu índice de cristalinidade, apesar da ação da endoglucanase. A estabilidade térmica do material obtido é maior que aquele produzido por outras rotas para obtenção de nanofibras oxidadas, como a TEMPO oxidação. Entretanto, o diâmetro das fibras produzidas com enzimas é maior que as produzidas pela rota química. Os resultados obtidos mostraram que é possível a obtenção de nanofibras de celulose através da ação de enzimas, sem a utilização de reagentes mais agressivos, como o TEMPO, ou de processos mecânicos com maior gasto energético, como os homogeneizadores. |
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Produção e caracterização de nanocelulose utilizando enzimas ativas em carboidratos complexosNanocellulose production and characterization using carbohydrate-active enzymesEnzimasEnzymesNanocelluloseNanoceluloseNanofibras oxidadasOxidated nanofibersA celulose é um polímero de origem natural e um dos mais abundantes encontrado na natureza. Obtidas a partir da desconstrução das fibras de celulose, a nanoelulose apresenta propriedades com grande interesse científico e tecnológico como hidrofilicidade, capacidade de modificação química, elevada rigidez, elevada resistência a tração, translucidez, entre outras. Uma das principais fontes para a obtenção da celulose é através da biomassa lignocelulósica, que é matéria orgânica proveniente de fontes vegetais ou resultante do seu processo. O Brasil é o maior produtor mundial de cana-de-açúcar, o que torna esta fonte atrativa para a produção de materiais de alto valor agregado, como a nanocelulose. Neste trabalho, o bagaço de cana-de-açúcar foi utilizado para a produção de nanofibras de celulose. Para isso, o bagaço foi submetido a um pré-tratamento ácido e básico para a solubilização dos componentes não celulósicos da biomassa, como lignina e hemicelulose. Em seguida, nanofibras de celulose foram obtidas através do uso de três diferentes enzimas; a endoglucanase ThCel7B, a xilanase TcXyn10A e uma enzima de atividade auxiliar da família AA9 seguida de um tratamento em um ultrassom de sonda. As enzimas utilizadas de forma simultânea levaram a uma melhora na eficiência do processo resultando em um aumento da concentração dos produtos solúveis e de grupos oxidados. Entretanto, não foi possível observar uma diferença significativa entre as amostras de nanocelulose produzidas, seja por via enzimática ou por via química, em seu índice de cristalinidade, apesar da ação da endoglucanase. A estabilidade térmica do material obtido é maior que aquele produzido por outras rotas para obtenção de nanofibras oxidadas, como a TEMPO oxidação. Entretanto, o diâmetro das fibras produzidas com enzimas é maior que as produzidas pela rota química. Os resultados obtidos mostraram que é possível a obtenção de nanofibras de celulose através da ação de enzimas, sem a utilização de reagentes mais agressivos, como o TEMPO, ou de processos mecânicos com maior gasto energético, como os homogeneizadores.Cellulose is a natural polymer and one of the most abundant in nature. Nanocellulose, produced from the deconstruction of cellulose fibers, presents properties with great scientific and technological appeal, such as hydrophilicity, capacity of chemical modification, high stiffness, high tensile strength, translucency, and others. One way to obtain cellulose is through lignocellulosic biomass, which is organic raw material from plant sources or its process. Brazil is the world\'s largest producer of sugarcane, which makes it attractive for the production of high valueadded materials such as nanocellulose. In this work, sugarcane bagasse was used for the production of cellulose nanofibers. For this, acid and basic pretreatment was used for solubilization of non-cellulosic components of biomass, as lignin and hemicellulose. Then, the production of cellulose nanofibers using three different enzymes: one ThCel7B endoglucanase, one TcXyn10A xylanase and an auxiliary activity enzyme of the AA9 family, followed by ultrasonification. As the enzymes used simultaneously lead to process improvement, this results in increased concentration of soluble products and oxidized groups. However, it was not possible to estimate significant difference in the crystallinity of the nanocellulose produced with enzymatic and chemical approaches, despite the endoglucanase action. The thermal stability of the material produced by the enzymatic approach is higher than that produced by other approaches for oxidized nanofibers, as TEMPO oxidation. However, the enzymatic nanofiber presents a larger diameter than produced by a chemical approach. The results show that it is possible to produce oxidized cellulose nanofibers with action of carbohydrate-activated enzymes without using more aggressive reagents such as TEMPO or mechanical processes with higher energy consumption such as homogenizers.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPMastelaro, Valmor RobertoRossi, Bruno Roberto2019-11-01info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-19072022-102339/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2022-07-22T19:33:44Zoai:teses.usp.br:tde-19072022-102339Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212022-07-22T19:33:44Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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