Efeito da lignina de bagaço de cana-de-açúcar pré-tratado na hidrólise enzimática da celulose

• Processo: 12/09940-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2012
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2015
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Enzimologia
• Pesquisador responsável: Adriane Maria Ferreira Milagres
• Beneficiário: Germano Andrade Siqueira
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de Lorena (EEL). Universidade de São Paulo (USP). Lorena , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 08/56256-5 - Topochemistry, porosity and chemical composition determining successful enzymatic sacarification of sugarcane bagasse, AP.BIOEN.TEM
• Assunto(s): Lignina Acessibilidade Bagaço de cana-de-açúcar Conversão de biomassa
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Acessibilidade | Adsorção improdutiva | Bagaço cana-de-açúcar | Inibição enzimática | Lignina | pré-tratamento | Conversão de Biomassa

Resumo

A celulose presente nas matérias-primas vegetais pode ser enzimaticamente convertida em glicose. No entanto, a parede celular dos materiais lignocelulósicos é recalcitrante, de forma que para que a hidrólise enzimática seja satisfatória, pré-tratamentos físicos e químicos são necessários. Apesar de muitos pré-tratamentos terem sido desenvolvidos nas últimas décadas, dificilmente a digestão da celulose é completa. Uma possível explicação é a presença da lignina residual, que pode limitar a ação das enzimas hidrolíticas. Durante esses pré-tratamentos, pode ocorrer a fusão da lignina e essa pode redepositar em diferentes regiões da parede celular, alterando a acessibilidade das enzimas ou adsorvendo-as improdutivamente. Alguns trabalhos também mostram que compostos de baixa massa molar, derivados da lignina, são capazes de inibir competitivamente as enzimas do complexo celulolítico, dependendo de sua concentração. Nesse projeto, pretende-se estudar esses efeitos, utilizando ligninas e compostos aromáticos provenientes de bagaços de cana-de-açúcar pré-tratados com ácido sulfúrico diluído, sulfito ácido, hidróxido de sódio e sulfito alcalino. Os diferentes pré-tratamentos serão avaliados quanto às suas propriedades adsortivas e inibitórias da lignina gerada em cada um deles, dependendo das suas características físico-químicas. As ligninas serão utilizadas para impregnar o córtex de cana-de-açúcar parcialmente deslignificado por processo químico seletivo com clorito de sódio em meio ácido. Esse procedimento será feito para simular a redeposição da lignina na parede celular, restabelecendo a concentração de lignina originalmente presente no córtex da cana. A distribuição topoquímica da lignina após a impregnação será acompanhada por microespectrofotometria UV. O córtex impregnado será hidrolisado com celulases comerciais para avaliar o grau de hidrólise da celulose e relacionar com a distribuição da lignina na parede celular. A área superficial dessas amostras será determinada pela técnica de Simons e a adsorção de celulases será medida pelo teste da ninidrina. A partir dos bagaços pré-tratados, serão preparadas soluções contendo compostos aromáticos, as quais serão utilizadas em ensaios de inibição das enzimas do extrato comercial, isoladas e combinadas. O potencial inibitório desses compostos também será analisado durante a hidrólise enzimática da celulose. Com os resultados obtidos, pretende-se inferir sobre os modos pelos quais ligninas de diferentes pré-tratamentos afetam o grau de hidrólise da celulose presente na cana-de-açúcar. (AU)

Publicações científicas

(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)

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. (12/09940-3, 14/06923-6, 08/56256-5)

Publicações acadêmicas

(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)

SIQUEIRA, Germano Andrade. Efeito da lignina de bagaços de cana-de-açúcar pré-tratados na hidrólise enzimática da celulose. 2015. Tese de Doutorado - Universidade de São Paulo (USP). Escola de Engenharia de Lorena (EEL/ASDI) Lorena.