Valorização da lignina em plantas de etanol celulósico: a conversão biocatalítica via ácido ferúlico a produtos químicos de alto valor

• Processo: 15/50590-4
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Temático
• Vigência: 01 de junho de 2017 - 31 de janeiro de 2023
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Genética - Genética Molecular e de Microorganismos
• Convênio/Acordo: BBSRC, UKRI
• Pesquisador responsável: Fábio Márcio Squina
• Beneficiário: Fábio Márcio Squina
• Pesq. responsável no exterior: Tim David Howard Bugg
• Instituição no exterior: University of Warwick, Inglaterra
• Instituição Sede: Pró-Reitoria de Pós-Graduação, Pesquisa, Extensão e Inovação. Universidade de Sorocaba (UNISO). Sorocaba , SP, Brasil
• Auxílios(s) vinculado(s): 20/05784-3 - EMU concedido no processo 15/50590-4: sistema cromatográfico e detectores para análise de açúcares e monolignois de lignocelulose, AP.EMU
• Bolsa(s) vinculada(s): 22/09248-4 - Conversão de lignina a ácido ferúlico (WP2), BP.TT; 22/05117-2 - PP1 - Integração entre valorização de lignina e plantas de etanol celulósico, BP.TT; 21/14783-3 - Conversão de lignina a ácido ferúlico (PP2), BP.TT; + mais bolsas vinculadas 21/04254-3 - Desenvolvimento de conceitos de biorrefinaria via conversão de ácido cumarico em compostos de alto valor, BP.PD; 21/13886-3 - PP4 - Intensificação de bioprocessos, ampliação da produção de produtos químicos e processamento da lignocelulose, BP.TT; 21/08564-7 - Conversão de lignina a ácido ferúlico (WP2), BP.TT; 20/15483-0 - Processos biocatalíticos para produção de químicos de alto valor a partir de correntes de lignina, BP.TT; 20/14543-0 - PP3 - produção biocatalítica de fragrância a partir de ácido ferúlico, BP.TT; 20/11019-8 - PP1: integração entre valorização de lignina e plantas de etanol celulósico, BP.TT; 20/03474-7 - PP3: produção biocatalítica de fragrância a partir de ácido ferúlico, BP.TT; 20/03051-9 - PP4: intensificação de bioprocessos, ampliação da produção de produtos químicos e processamento da lignocellulose, BP.TT; 19/26321-4 - Conversão de lignina a ácido ferúlico (PP2), BP.TT; 18/18101-1 - Desenvolvimento do sistema CRISPR/Cas9 em Rhodococcus jostii RHA1 para produção de químicos de alto valor a partir de correntes de lignina, BP.DD; 17/08166-6 - Desenvolvimento de uma levedura capaz de converter material lignocelulósico em ácido ferúlico, BP.DR; 17/16089-1 - Produção de correntes de lignina, triagem metagenômica e conversão biocatalítica de lignina em ácido ferúlico, BP.PD; 17/05901-7 - Construção de vetor para expressão do sistema CRISPR/Cas9 em E. coli-Rhodococcus visando acúmulo de ácido ferúlico em mutantes de Rhodococcus jostii RHA1, BP.MS; 16/07926-4 - Novas estratégias integrativas através de uma aldoketo redutase do cupim Coptotermes gestroi para sacarificação, detoxificação e fermentação de lignocelulose visando a produção de bioetanol, BP.DR; 16/09950-0 - Caracterização funcional, estrutural e aplicação biotecnológica de mono-oxigenases líticas de polissacarídeos do cupim inferior Coptotermes gestroi, BP.PD - menos bolsas vinculadas
• Assunto(s): Biologia sintética Biocatálise Bioprocessos Bioetanol Celulose Lignina Biorrefinarias Sustentabilidade Bioenergia
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Biocatalyst | Bioprocess | Cellulosic Ethanol | Development | Lignin Valorization | Synthetic Biology
• Publicação FAPESP: https://media.fapesp.br/bv/uploads/pdfs/fapesp_uk_MNDPOK2_24_24.pdf

Resumo

A lignina pode ser obtida como um subproduto da produção de etanol celulósico e é uma fonte potencial de substâncias químicas renováveis. Porém, o desenvolvimento de métodos para a valorização de lignina faz-se necessário, pois a valorização de correntes ricas em lignina em plantas de etanol celulósico é um grande desafio para desenvolvimento de biorrefinaria sustentáveis. Esta proposta baseia-se um processo de parceria BBSRC já existente e reúne expertise na descoberta de biocatalisadores e produção de etanol celulósico (CTBE), com experiência em valorização biocatalítica de lignina (Warwick) e a produção de produtos químicos de alto valor por biocatálise (Manchester, UCL). Neste sentido, o objetivo geral é gerar novos métodos para a valorização lignina através do intermediário ácido ferúlico, o qual é passível de ser produzido a partir de lignina, como descrito em trabalhos anteriores dos pesquisadores principais envolvidos neste projeto. O projeto envolverá os seguintes pacotes de trabalho: 1) otimização da geração de lignina integrado a produção de bioetanol celulósico; 2) conversão de lignina para ácido ferúlico utilizando biologia sintética; 3) conversão enzimática do ácido ferúlico em L-Dopa; 4) biocatálise de fragrâncias químicas de alto valor (acetato coniferílico, isoeugenol) a partir de ácido 
ferúlico; 5) a intensificação de bioprocessos e scale-up da produção destes produtos químicos a partir de matérias-primas renováveis; 6) avaliação técnica e sustentabilidade. Tecnologia desenvolvida no projeto serão aplicados aos grandes matérias-primas vegetais utilizados no Brasil (cana-de-açúcar) ou o Reino Unido (trigo). (AU)

Publicações científicas

(23)

(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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TRAMONTINA, ROBSON; BRENELLI, LIVIA BEATRIZ; SOUSA, AMANDA; ALVES, RAFAEL; ZETTY ARENAS, ANA MARIA; NASCIMENTO, VIVIANE MARCOS; RABELO, SARITA CANDIDA; FREITAS, SINDELIA; RULLER, ROBERTO; SQUINA, FABIO MARCIO. Designing a cocktail containing redox enzymes to improve hemicellulosic hydrolysate fermentability by microorganisms. Enzyme and Microbial Technology, v. 135, APR 2020. (15/50590-4, 13/03061-0, 17/15477-8, 15/26982-0, 16/07926-4)

DE FIGUEIREDO, FERNANDA LOPES; DE OLIVEIRA, ANA CAROLINA PIVA; TERRASAN, CESAR RAFAEL FANCHINI; GONCALVES, THIAGO AUGUSTO; GERHARDT, JAQUELINE ALINE; TOMAZETTO, GEIZECLER; PERSINOTI, GABRIELA FELIX; RUBIO, MARCELO VENTURA; PENA, JENNIFER ANDREA TAMAYO; ARAUJO, MICHELLE FERNANDES; et al. Multi-omics analysis provides insights into lignocellulosic biomass degradation by Laetiporus sulphureus ATCC 52600. BIOTECHNOLOGY FOR BIOFUELS, v. 14, n. 1, APR 17 2021. (19/21609-0, 15/50612-8, 17/22669-0, 20/05784-3, 19/12860-0, 15/50590-4)

BRENELLI, LIVIA BEATRIZ; MARIUTTI, LILIAN REGINA BARROS; PORTUGAL, RODRIGO VILLARES; DE FARIAS, MARCELO ALEXANDRE; BRAGAGNOLO, NEURA; MERCADANTE, ADRIANA ZERLOTTI; FRANCO, TELMA TEIXEIRA; RABELO, SARITA CANDIDA; SQUINA, FABIO MARCIO. odified lignin from sugarcane bagasse as an emulsifier in oil-in-water nanoemulsion. INDUSTRIAL CROPS AND PRODUCTS, v. 167, SEP 1 2021. (13/03061-0, 20/05784-3, 15/50612-8, 15/50590-4)

ALVAREDO PAIXAO, DOUGLAS ANTONIO; TOMAZETTO, GEIZECLER; SODRE, VICTORIA RAMOS; GONCALVES, THIAGO A.; UCHIMA, CRISTIANE AKEMI; BUCHLI, FERNANDA; ALVAREZ, THABATA MARIA; PERSINOTI, GABRIELA FELIX; DA SILVA, MARCIO JOSE; BRAGATTO, JULIANO; et al. Microbial enrichment and meta-omics analysis identify CAZymes from mangrove sediments with unique properties. Enzyme and Microbial Technology, v. 148, AUG 2021. (12/19040-0, 15/50590-4, 14/04105-4, 16/09950-0, 15/23279-6, 18/18101-1, 17/16089-1)

SPENCE, EDWARD M.; SCOTT, HEATHER T.; DUMOND, LOUISON; CALVO-BADO, LEONIDES; DI MONACO, SABRINA; WILLIAMSON, JAMES J.; PERSINOTI, GABRIELA F.; SQUINA, FABIO M.; BUGG, TIMOTHY D. H.. The Hydroxyquinol Degradation Pathway in Rhodococcus jostii RHA1 and Agrobacterium Species Is an Alternative Pathway for Degradation of Protocatechuic Acid and Lignin Fragments. Applied and Environmental Microbiology, v. 86, n. 19, OCT 2020. (15/50590-4)