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Recalcitrância da biomassa de cana-de-açúcar: fundamentos relacionados à formação da parede celular, ao pré-tratamento e à digestão enzimática, aplicados no desenvolvimento de novos modelos de biorrefinarias

Processo: 14/06923-6
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Temático
Vigência: 01 de abril de 2015 - 31 de março de 2019
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Bioquímica - Enzimologia
Pesquisador responsável:Andre Luis Ferraz
Beneficiário:Andre Luis Ferraz
Instituição-sede: Escola de Engenharia de Lorena (EEL). Universidade de São Paulo (USP). Lorena , SP, Brasil
Pesquisadores principais:Adriane Maria Ferreira Milagres
Pesq. associados:Elisson Antonio da Costa Romanel ; Fábio Márcio Squina ; Fernando Segato ; Júlio César dos Santos ; Marina Oliveira de Souza Dias ; Sergio Almeida Pacca
Bolsa(s) vinculada(s):15/23279-6 - Análise metagenômica e metasecretômica de um consórcio microbiano enriquecido de fungos anaeróbicos degradador de bagaço de cana: prospecção de celulossomas e enzimas lignocelulolíticas, BP.PD
16/02985-2 - Avaliação da correlação entre o processo de acúmulo de sacarose em cana de açúcar e a digestibilidade da biomassa lignocelulósica, BP.IC
16/01926-2 - Influência de um domínio acessório nas características bioquímicas e estruturais da celulase CelE2, BP.MS
15/23684-8 - Avaliação de um processo que envolve o fracionamento da cana de açúcar em casca e parte central prévio ao pré-tratamento e à hidrólise enzimática, BP.IC
15/10756-0 - Desenvolvimento de novos modelos de biorrefinarias empregando híbridos experimentais de cana-de-açúcar e cana energia submetidos a diferentes pré-tratamentos, BP.PD
Assunto(s):Cana-de-açúcar  Hidrólise enzimática  Parede celular  Biomassa  Bioprocessos 

Resumo

O presente projeto tem como objetivo gerar conhecimento integrado sobre as origens da recalcitrância da biomassa de cana-de-açúcar. Em função deste conhecimento pretende-se desenhar processos inovadores de conversão de biomassa dentro do conceito contemporâneo das biorrefinarias. A deposição de paredes celulares secundárias será avaliada em função do estágio de maturação das plantas com teores contrastantes de componentes. Serão avaliados o processo de lignificação e a de deposição de hemicelulose. A lignificação será ainda avaliada pelo nível de expressão de genes codificadores de enzimas envolvidas na biossíntese de monolignóis. A digestibilidade direta das amostras geradas será avaliada e avaliação dos dados gerados permitirá direcionar as etapas subsequentes de desenho de bioprocessos destinados à conversão da biomassa da cana em produtos de interesse tecnológico dentro do contexto contemporâneo das biorrefinarias. Está previsto que processos amenos de pré-tratamento baseados na ação deslignificante do sulfito alcalino ou na ação seletiva de ácidos diluídos sobre a hemicelulose possam gerar substratos aptos à bioconversão por xilanases para a preparação de oligossacarídeos e posteriormente por celulases para a produção de hidrolisados fermentescíveis. Estudos de secretômica de fungos degradadores de madeira permitirão buscar novas enzimas hidrolíticas para o tratamento dos substratos gerados. A avaliação econômica e ambiental de processos desenhados com as bases científicas geradas no projeto permitirá ainda verificar os benefícios obtidos com o emprego de plantas selecionadas por apresentar baixa recalcitrância e como a eficiência de cada pré-tratamento pode ser maximizada a partir do emprego destas plantas (AU)

Publicações científicas (25)
(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)
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VALADARES, FERNANDA; GONCALVES, THIAGO A.; DAMASIO, ANDRE; MILAGRES, ADRIANE M. F.; SQUINA, FABIO M.; SEGATO, FERNANDO; FERRAZ, ANDRE. The secretome of two representative lignocellulose-decay basidiomycetes growing on sugarcane bagasse solid-state cultures. Enzyme and Microbial Technology, v. 130, NOV 2019. Citações Web of Science: 0.
BATISTA, DIEGO SILVA; KOEHLER, ANDREA DIAS; ROMANEL, ELISSON; DE SOUZA, VINICIUS CAIRUS; SILVA, TATIANE DULCINEIA; ALMEIDA, MAIRA CAROLINA; MACIEL, TALLES ELISSON F.; BUENO FERREIRA, PERACIO RAFAEL; SOUSA FELIPE, SERGIO HEITOR; SALDANHA, CLEBER WITT; MALDANER, JOSEILA; CARNEVALLI DIAS, LEONARDO LUCAS; FESTUCCI-BUSELLI, REGINALDO ALVES; OTONI, WAGNER CAMPOS. De novo assembly and transcriptome of Pfaffia glomerata uncovers the role of photoautotrophy and the P450 family genes in 20-hydroxyecdysone production. PROTOPLASMA, v. 256, n. 3, p. 601-614, MAY 2019. Citações Web of Science: 2.
SANTOS, MAIARA P.; REINOSO, FELIPE A. M.; TAVILLA, VERONICA; FERRAZ, ANDRE; MILAGRES, ADRIANE M. F. On-site produced and commercially available alkali-active xylanases compared for xylan extraction from sugarcane bagasse. BIOCATALYSIS AND AGRICULTURAL BIOTECHNOLOGY, v. 18, MAR 2019. Citações Web of Science: 0.
BERTO, GABRIELA LEILA; VELASCO, JOSMAN; CABOS RIBEIRO, CAIO TASSO; ZANPHORLIN, LETICIA MARIA; DOMINGUES, MARIANE NORONHA; MURAKAMI, MARIO TYAGO; POLIKARPOV, IGOR; DE OLIVEIRA, LEANDRO CRISTANTE; FERRAZ, ANDRE; SEGATO, FERNANDO. Functional characterization and comparative analysis of two heterologous endoglucanases from diverging subfamilies of glycosyl hydrolase family 45. Enzyme and Microbial Technology, v. 120, p. 23-35, JAN 2019. Citações Web of Science: 2.
MENDES, F. M.; VASCONCELOS, M. H.; DIAS, M. O. S.; FERRAZ, A.; MILAGRES, A. M. F.; SANTOS, J. C.; JESUS, C. D. F.; WATANABE, M. D. B.; JUNQUEIRA, T. L.; BONOMI, A. Alkaline sulfite pretreatment for integrated first and second generation ethanol production: A techno-economic assessment of sugarcane hybrids. BIOMASS & BIOENERGY, v. 119, p. 314-321, DEC 2018. Citações Web of Science: 2.
MONTE, JOSEANA R.; LAURITO-FRIEND, DEBORA F.; MUSSATTO, I, SOLANGE; FERRAZ, ANDRE; MILAGRES, ADRIANE M. F. Comparative Evaluation of Acid and Alkaline Sulfite Pretreatments for Enzymatic Saccharification of Bagasses from Three Different Sugarcane Hybrids. BIOTECHNOLOGY PROGRESS, v. 34, n. 4, p. 944-951, JUL-AUG 2018. Citações Web of Science: 1.
REINOSO, FELIPE A. M.; RENCORET, JORGE; GUTIERREZ, ANA; MILAGRES, ADRIANE M. F.; DEL RIO, JOSE C.; FERRAZ, ANDRE. Fate of p-hydroxycinnamates and structural characteristics of residual hemicelluloses and lignin during alkaline-sulfite chemithermomechanical pretreatment of sugarcane bagasse. BIOTECHNOLOGY FOR BIOFUELS, v. 11, JUN 5 2018. Citações Web of Science: 3.
MAINARDI, PEDRO H.; FEITOSA, VALKER A.; BRENELLI DE PAIVA, LIVIA B.; BONUGLI-SANTOS, RAFAELLA C.; SQUINA, FABIO M.; PESSOA, JR., ADALBERTO; SETTE, LARA D. Laccase production in bioreactor scale under saline condition by the marine-derived basidiomycete Peniophora sp CBMAI 1063. FUNGAL BIOLOGY, v. 122, n. 5, p. 302-309, MAY 2018. Citações Web of Science: 3.
MAMEDES-RODRIGUES, T. C.; BATISTA, D. S.; NAPOLEAO, T. A.; CRUZ, A. C. F.; FORTINI, E. A.; NOGUEIRA, F. T. S.; ROMANEL, E.; OTONI, W. C. Lignin and cellulose synthesis and antioxidative defense mechanisms are affected by light quality in Brachypodium distachyon. PLANT CELL TISSUE AND ORGAN CULTURE, v. 133, n. 1, p. 1-14, APR 2018. Citações Web of Science: 6.
DE OLIVEIRA SANTOS, VICTOR TABOSA; SIQUEIRA, GERMANO; FERREIRA MILAGRES, ADRIANE MARIA; FERRAZ, ANDRE. Role of hemicellulose removal during dilute acid pretreatment on the cellulose accessibility and enzymatic hydrolysis of compositionally diverse sugarcane hybrids. INDUSTRIAL CROPS AND PRODUCTS, v. 111, p. 722-730, JAN 2018. Citações Web of Science: 10.
SPORCK, DANIELE; REINOSO, FELIPE A. M.; RENCORET, JORGE; GUTIERREZ, ANA; DEL RIO, JOSE C.; FERRAZ, ANDRE; MILAGRES, ADRIANE M. F. Xylan extraction from pretreated sugarcane bagasse using alkaline and enzymatic approaches. BIOTECHNOLOGY FOR BIOFUELS, v. 10, DEC 7 2017. Citações Web of Science: 7.
MENDES, F. M.; DIAS, M. O. S.; FERRAZ, A.; MILAGRES, A. M. F.; SANTOS, J. C.; BONOMI, A. Techno-economic impacts of varied compositional profiles of sugarcane experimental hybrids on a biorefinery producing sugar, ethanol and electricity. CHEMICAL ENGINEERING RESEARCH & DESIGN, v. 125, p. 72-78, SEP 2017. Citações Web of Science: 5.
SIQUEIRA, GERMANO; ARANTES, VALDEIR; SADDLER, JACK N.; FERRAZ, ANDRE; MILAGRES, ADRIANE M. F. Limitation of cellulose accessibility and unproductive binding of cellulases by pretreated sugarcane bagasse lignin. BIOTECHNOLOGY FOR BIOFUELS, v. 10, JUL 11 2017. Citações Web of Science: 19.
PIMENTEL, AGNES C.; EMATSU, GABRIELA C. G.; LIBERATO, MARCELO V.; PAIXAO, DOUGLAS A. A.; FRANCO CAIRO, JOAO PAULO L.; MANDELLI, FERNANDA; TRAMONTINA, ROBSON; GANDIN, CESAR A.; DE OLIVEIRA NETO, MARIO; SQUINA, FABIO M.; ALVAREZ, THABATA M. Biochemical and biophysical properties of a metagenome-derived GH5 endoglucanase displaying an unconventional domain architecture. International Journal of Biological Macromolecules, v. 99, p. 384-393, JUN 2017. Citações Web of Science: 4.
DE VRIES, RONALD P.; RILEY, ROBERT; WIEBENGA, AD; AGUILAR-OSORIO, GUILLERMO; AMILLIS, SOTIRIS; UCHIMA, CRISTIANE AKEMI; ANDERLUH, GREGOR; ASADOLLAHI, MOJTABA; ASKIN, MARION; BARRY, KERRIE; BATTAGLIA, EVY; BAYRAM, OZGUR; BENOCCI, TIZIANO; BRAUS-STROMEYER, SUSANNA A.; CALDANA, CAMILA; CANOVAS, DAVID; CERQUEIRA, GUSTAVO C.; CHEN, FUSHENG; CHEN, WANPING; CHOI, CINDY; CLUM, ALICIA; CORREA DOS SANTOS, RENATO AUGUSTO; DE LIMA DAMASIO, ANDRE RICARDO; DIALLINAS, GEORGE; EMRI, TAMAS; FEKETE, ERZSEBET; FLIPPHI, MICHEL; FREYBERG, SUSANNE; GALLO, ANTONIA; GOURNAS, CHRISTOS; HABGOOD, ROB; HAINAUT, MATTHIEU; LAURA HARISPE, MARIA; HENRISSAT, BERNARD; HILDEN, KRISTIINA S.; HOPE, RYAN; HOSSAIN, ABEER; KARABIKA, EUGENIA; KARAFFA, LEVENTE; KARANYI, ZSOLT; KRASEVEC, NADA; KUO, ALAN; KUSCH, HARALD; LABUTTI, KURT; LAGENDIJK, ELLEN L.; LAPIDUS, ALLA; LEVASSEUR, ANTHONY; LINDQUIST, ERIKA; LIPZEN, ANNA; LOGRIECO, ANTONIO F.; MACCABE, ANDREW; MAKELA, MIIA R.; MALAVAZI, IRAN; MELIN, PETTER; MEYER, VERA; MIELNICHUK, NATALIA; MISKEI, MARTON; MOLNAR, AKOS P.; MULE, GIUSEPPINA; NGAN, CHEW YEE; OREJAS, MARGARITA; OROSZ, ERZSEBET; OUEDRAOGO, JEAN PAUL; OVERKAMP, KARIN M.; PARK, HEE-SOO; PERRONE, GIANCARLO; PIUMI, FRANCOIS; PUNT, PETER J.; RAM, ARTHUR F. J.; RAMON, ANA; RAUSCHER, STEFAN; RECORD, ERIC; RIANO-PACHON, DIEGO MAURICIO; ROBERT, VINCENT; ROEHRIG, JULIAN; RULLER, ROBERTO; SALAMOV, ASAF; SALIH, NADHIRA S.; SAMSON, ROB A.; SANDOR, ERZSEBET; SANGUINETTI, MANUEL; SCHUTZE, TABEA; SEPCIC, KRISTINA; SHELEST, EKATERINA; SHERLOCK, GAVIN; SOPHIANOPOULOU, VICKY; SQUINA, FABIOM.; SUN, HUI; SUSCA, ANTONIA; TODD, RICHARD B.; TSANG, ADRIAN; UNKLES, SHIELA E.; VAN DE WIELE, NATHALIE; VAN ROSSEN-UFFINK, DIANA; DE CASTRO OLIVEIRA, JULIANA VELASCO; VESTH, TAMMI C.; VISSER, JAAP; YU, JAE-HYUK; ZHOU, MIAOMIAO; ANDERSEN, MIKAEL R.; ARCHER, DAVID B.; BAKER, SCOTT E.; BENOIT, ISABELLE; BRAKHAGE, AXEL A.; BRAUS, GERHARD H.; FISCHER, REINHARD; FRISVAD, JENS C.; GOLDMAN, GUSTAVO H.; HOUBRAKEN, JOS; OAKLEY, BERL; POCSI, ISTVAN; SCAZZOCCHIO, CLAUDIO; SEIBOTH, BERNHARD; VANKUYK, PATRICIA A.; WORTMAN, JENNIFER; DYER, PAUL S.; GRIGORIEV, IGOR V. Comparative genomics reveals high biological diversity and specific adaptations in the industrially and medically important fungal genus Aspergillus. Genome Biology, v. 18, FEB 14 2017. Citações Web of Science: 93.
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