Fracionamento da biomassa e efeito da deslignificação e na extração de hemicelulose e produção de derivados

• Processo: 17/11345-0
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de setembro de 2017
• Data de Término da vigência: 31 de agosto de 2019
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Química de Macromoléculas
• Pesquisador responsável: Michel Brienzo
• Beneficiário: Michel Brienzo
• Instituição Sede: Instituto de Pesquisa em Bioenergia (IPBEN). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Rio Claro. Rio Claro , SP, Brasil
• Assunto(s): Bioenergia Biomassa lignocelulósica Cana-de-açúcar Hemicelulose Endo-1,4-beta-xilanases Xilo-oligossacarídeos Digestibilidade
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: caracterização química | Digestibilidade | Extração | xilana | xilanase | xilo-oligossacarídeos | Isolamento e aplicação de polissacarídeos

Resumo

A recalcitrância da biomassa lignocelulósica tem sido apontada como uma barreira para a viabilidade técnico-econômica nos processos de extração e produção de moléculas de alto valor agregado. Entretanto, não esta clara a influência da heterogeneidade da biomassa em processos de extração de hemicelulose. Neste contexto, o presente projeto tem como objetivos o desenvolvimento de uma metodologia de produção de hemicelulose com alto rendimento e pureza, e otimização e validação de metodologia de caracterização química de hemicelulose. O estudo tem como foco a biomassa da cana-de-açúcar, separada em bagaço, folha, assim como o colmo fracionado em entrenó, nó e fração externa. Pesquisas do grupo tem apontado recalcitrância diferente entre as frações da biomassa da cana-de-açúcar, sendo que o fracionamento pode levar a materiais menos recalcitrantes para extração de macromoléculas. As diferentes frações da biomassa serão submetidas a extração de hemicelulose, avaliando uma prévia deslignificação da biomassa. Outra abordagem será avaliar a deslignificação da hemicelulose extraída para remover a lignina residual. Diferentes metodologias têm sido empregadas para caracterização química da hemicelulose: diversos ácidos, concentrados ou diluídos, baixa e alta temperatura, tempo de reação de minutos a horas. Devido aos diferentes resultados encontrados, em função dos diferentes métodos aplicados, o método de caracterização química da hemicelulose será otimizado e validado. Em paralelo, um coquetel enzimático será elaborado para determinar a composição química e máxima digestibilidade enzimática da hemicelulose. Como parâmetros da qualidade da hemicelulose extraída serão realizados testes para uso como substrato na atividade enzimática de xilanase, e na produção de xilo-oligossacarídeos. As hemiceluloses extraídas serão submetidas a hidrólise ácido diluído para formação de XOS e xilose, assim como as biomassas in natura. As hemiceluloses serão submetidas também a hidrólise enzimática utilizando xilanases de Aspergillus versicolor purificadas em nosso laboratório. Para fins de comparação, os processos serão aplicados ao bagaço integral, separado por peneiras, e biomassas como pseudo-caule de bananeira e derivados do milho. Como principal resultado é esperado que a separação das frações da biomassa de cana-de-açúcar leve a identificação de matéria-prima de baixa recalcitrância. Assim, alto rendimento pode ser obtido com reduzida carga de reagentes no processo de extração. A hemicelulose livre de lignina poderá atender a diferentes usos, como substrato para atividade enzimática, e produção de XOS por hidrólise ácida diluída, enzimática, auto-hidrólise e outras aplicações de auto valor agregado. (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)

MELATI, RANIERI BUENO; SASS, DAIANE CRISTINA; PAGNOCCA, FERNANDO CARLOS; BRIENZO, MICHEL. Anatomic influence of sugarcane biomass on xylan solubilization. INDUSTRIAL CROPS AND PRODUCTS, v. 164, JUN 2021. (17/11345-0, 17/22401-8, 19/12997-6)

FELIPUCI, JEFFERSON POLES; SCHMATZ, ALISON ANDREI; DE ANGELIS, DERLENE ATTILI; BRIENZO, MICHEL. Biological pretreatment improved subsequent xylan chemical solubilization. BIOMASS CONVERSION AND BIOREFINERY, v. 13, n. 6, p. 8-pg., 2021-04-14. (19/12997-6, 17/11345-0, 17/22401-8)

FELIPUCI, JEFFERSON POLES; SCHMATZ, ALISON ANDREI; DE ANGELIS, DERLENE ATTILI; BRIENZO, MICHEL. Biological pretreatment improved subsequent xylan chemical solubilization. BIOMASS CONVERSION AND BIOREFINERY, APR 2021. (17/22401-8, 19/12997-6, 17/11345-0)

ALVES, ROSANGELA C.; MELATI, RANIERI B.; CASAGRANDE, GIOVANNA M. S.; CONTIERO, JONAS; PAGNOCCA, FERNANDO C.; BRIENZO, MICHEL. Sieving process selects sugarcane bagasse with lower recalcitrance to xylan solubilization. JOURNAL OF CHEMICAL TECHNOLOGY AND BIOTECHNOLOGY, v. 96, n. 2, p. 327-334, FEB 2021. (17/11345-0)

Patente(s) depositada(s) como resultado deste projeto de pesquisa