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

Processo: 17/11345-0
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Regular
Vigência: 01 de setembro de 2017 - 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):Biomassa lignocelulósica  Extração  Cana-de-açúcar  Hemicelulose  Endo-1,4-beta-xilanases  Xilo-oligossacarídeos  Digestibilidade 

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)

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

Solicitação em análise e dentro do prazo legal de sigilo previsto na legislação BR1020180768441 - Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia (INMETRO) ; Universidade Estadual Paulista (UNESP) . Solicitação em análise e dentro do prazo legal de sigilo previsto na legislação - 21 de dezembro de 2018

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