Aplicação de métodos físico-químicos e enzimáticos na sacarificação do bagaço de cana: estudos de microrganismos, processos fermentativos relacionados e métodos de hidrólise

• Processo: 10/12624-0
• Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Vigência: 01 de maio de 2011 - 30 de abril de 2016
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Microbiologia - Microbiologia Aplicada
• Pesquisador responsável: Eleni Gomes
• Beneficiário: Eleni Gomes
• Instituição-sede: Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas (IBILCE). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de São José do Rio Preto. São José do Rio Preto , SP, Brasil
• Pesq. associados: Christiane da Costa Carreira Nunes ; Daniela Alonso Bocchini Martins ; Derlene Attili de Angelis ; Fernando Carlos Pagnocca ; Gustavo Orlando Bonilla Rodriguez ; Hamilton Cabral ; Henrique Ferreira ; Ivonete Ávila ; João Cláudio Thoméo ; Lara Durães Sette ; Maria de Lourdes Teixeira de Moraes Polizeli ; Mauricio Boscolo ; Paula Cristina Garcia Manoel Crnkovic ; Paulo Seleghim Júnior ; Roberto da Silva ; Sebastião Roberto Taboga
• Auxílios(s) vinculado(s): 15/27014-7 - PARTEC 2016 International Congress on particle technology, AR.EXT; 15/08556-3 - XX simpósio nacional de bioprocessos - XX SINAFERM, AR.BR; 15/00362-5 - Visita do pesquisador Dr. Andreas Bueck, da Otto von Guericke Universitat, Alemanha, AV.EXT; + mais auxílios vinculados 14/05486-1 - 22nd European Biomass Conference and Exhibition, AR.EXT; 14/04821-1 - Prof. visitante: espectrometria de massas aplicada a alimentos e bioenergia, AV.EXT; 13/02230-3 - 35th symposium on biotechnology for fuels and chemicals, AR.EXT - menos auxílios vinculados
• Bolsa(s) vinculada(s): 14/25183-3 - Desenvolvimento e ampliação de escala de biorreatores de leito empacotado para produção de celulases por fermentação em estado sólido, BP.PD; 13/26693-2 - Seleção de leveduras assimiladoras de arabinose visando o aproveitamento do hidrolisado de bagaço de cana-de-açúcar para obtenção de produtos de interesse biotecnológico, BP.MS; 13/23385-5 - Hidrólise e fermentação de resíduos celulósicos visando a produção de etanol, BP.MS; + mais bolsas vinculadas 13/01756-1 - Produção de enzimas celulolíticas pelos fungos Trichoderma reesei e Myceliophthora thermophila e aplicação na sacarificação do bagaço de cana de açúcar, BP.MS; 13/06234-3 - Avaliação térmica e estrutural do bagaço de cana de açúcar pré-tratado com ozônio, ultrassom e micro-ondas para produção de etanol celulósico por hidrólise enzimática, BP.MS; 12/18769-6 - Avaliação dos efeitos da glicose sobre beta-glicosidase produzida pelo fungo Myceliophthora thermophila M.7.7 e da adição de glicose isomerase sobre essa inibição durante a sacarificação do bagaço de cana de açúcar, BP.IC; 12/14594-7 - Fungos na compostagem da torta de filtro: diversidade, genômica e potencial biotecnológico, BP.DR; 11/22461-4 - Melhoramento da termoestabilidade da xilanase do fungo Thermoascus aurantiacus, expressa em e. coli, por evolução dirigida e desenho racional: produção, purificação, caracterização Bioquímica e Biofísica da enzima, BP.DR; 12/06237-0 - Isolamento de fungos filamentosos mesofílicos e termofílicos de pilhas de compostagem de planta de tratamento de resíduos orgânicos urbanos e produção enzimas, BP.IC; 12/00506-9 - Expressão heteróloga de celulases de Myceliophthora heterotalica F.2.1.4 em levedura Pichia Pastoris com a caracterização e purificação das enzimas produzidas, BP.DR; 11/21626-0 - Isolamento de fungos termofílicos para a produção de enzimas fibrolíticas visando a sacarificação de materiais lignocelulósicos, BP.PD; 11/18540-6 - Avaliação dos efeitos de tratamentos físico-químicos e enzimáticos na composição química e estrutura do bagaço de cana, BP.PD; 11/19663-4 - Treinamento técnico em análise químicas de açúcares e derivados de lignina oriundos de hidrólise de bagaço de cana, BP.TT; 11/20286-0 - Isolamento, identificação de fungos filamentosos e organização de coleção e conservação das cepas, BP.TT; 11/07450-6 - Produção de enzimas lignocelulósicas por fermentação em estado sólido por espécimes do gênero Trichoderma para sacarificação do bagaço de cana de açúcar pré-tratado com micro-ondas, BP.DR - menos bolsas vinculadas
• Assunto(s): Fungos Fungos filamentosos Fermentação em estado sólido Enzimas Fermentação Sacarificação Bagaço de cana-de-açúcar Bioetanol Resíduos agroindustriais

Resumo

O bagaço de cana corresponde a 27-30% do peso seco da cana e é largamente disponível no Brasil, considerando uma produção em torno de 600 toneladas de cana na última safra. Parte desse bagaço é utilizada para produção de energia térmica enquanto outra é rejeitada ou subaproveitada. A produção de açúcares a partir desse material é uma possibilidade de ampliar a produção de bioetanol no mundo sem comprometer novas áreas agriculturáveis, além de possibilitar a geração de substratos (açúcares e derivados fenólicos) para outras aplicações biotecnológicas. Propostas tecnológicas para sacarificação do bagaço visando a obtenção de açúcares incluem vias termoquímicas, vias químicas e bioquímicas. Os processos químicos ou termoquímicos têm o inconveniente de oxidar os açúcares e de gerar compostos químicos inibidores do metabolismo das leveduras e de outros microrganismos em fermentações subsequentes requerendo etapas de separação desses compostos antes da utilização do hidrolisado. Nos processos bioquímicos, propõem-se a quebrar dos polissacarídeos do material lignocelulósico em açúcares pelo uso de enzimas fibrolíticas, o qual é vantajoso em relação aos demais em função de especificidade e ausência de produtos secundários. Esta via é focada no presente projeto, na qual o grupo tem trabalhado nos últimos 13 anos. Entretanto, a eficiência da hidrólise enzimática do bagaço in natura não tem sido muito estimulante visto que inúmeras barreiras físicas e bioquímicas se interpõem no processo e precisam ser investigadas e resolvidas. O aumento da eficiência do acesso das enzimas aos seus substratos é um obstáculo que se pretende transpor na presente proposta por meio da incorporação de pré-tratamentos físicos das fibras, com o intuito de desorganizar a estrutura da parede celular facilitando a exposição dos polissacarídeos às enzimas, além da busca do entendimento da recalcitrância do bagaço aos diferentes sistemas de hidrólise por meio de análises químicas, microscópicas e ultraestruturais. Estudos sobre seleção de microrganismos degradadores de fibras lignocelulósicas, projetos e construção de biorreatores, monitoramento, modelagem e controle das condições dos processos fermentativos, processos de hidrólise física, química e/ou enzimática, caracterização química do hidrolisado, são muito importantes para o processo de uma forma geral, os quais são fortemente inter-relacionados e devem ser abordados obrigatoriamente de forma conjunta quando se visa o processo industrial com alto rendimento e baixo custo. É nesse contexto que o presente projeto está sendo apresentado, com a participação e colaboração interdepartamental, inter-institucional e internacional envolvendo pesquisadores experientes de diferentes especialidades desenvolvendo pesquisas integradas com numa ação coordenada e sinergística de forma a maximizar a compreensão do processo e a chance de sucesso na sacarificação do bagaço de cana. (AU)

Publicações científicas

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(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

MARQUES, NATALIA PAGANINI; PEREIRA, JOSIANI DE CASSIA; GOMES, ELENI; DA SILVA, ROBERTO; ARAUJO, ANGELA REGINA; FERREIRA, HENRIQUE; RODRIGUES, ANDRE; DUSSAN, KELLY JOHANA; BOCCHINI, DANIELA ALONSO. Cellulases and xylanases production by endophytic fungi by solid state fermentation using lignocellulosic substrates and enzymatic saccharification of pretreated sugarcane bagasse. INDUSTRIAL CROPS AND PRODUCTS, v. 122, p. 66-75, OCT 15 2018. Citações Web of Science: 5.

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