Otimização das condições de cultura em biorreator para maximizar a expressão da enzima alfa-L-arabinofuranosidase recombinante

• Processo: 20/04276-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2020
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2021
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Química
• Pesquisador responsável: Eutimio Gustavo Fernández Núñez
• Beneficiário: Giovanna Vernillo Guth
• Instituição Sede: Escola de Artes, Ciências e Humanidades (EACH). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Assunto(s): Segurança alimentar Biomassa lignocelulósica Reatores biológicos Hemicelulose Otimização Bioprocessos MATLAB Modelos estatísticos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: biocumbustíveis | bioprocessos | coli recombinante | E | ±-L-arabinofuranosidase | otimização | Engenharia de Bioprocessos

Resumo

Os alertas da comunidade científica sobre o aquecimento global, as vantagens envolvidas no uso de fontes de energias renováveis e a necessidade da garantia da segurança alimentar e energética tornaram o etanol de segunda geração uma alternativa a ser considerada frente à dependência dos combustíveis fósseis da sociedade atual. Essa nova categoria de biocombustíveis produzida a partir de biomassa lignocelulósica tem sido alvo de grandes estudos, principalmente a etapa da produção que concentra a hidrólise enzimática, essencial para a liberação de açúcares fermentáveis por microrganismos. Um dos principais constituintes da biomassa é a hemicelulose, a qual possui pentoses ligadas a sua cadeia, conhecidas como as L-arabinoses, ligadas a sua cadeia. As enzimas ±-L-arabinofuranosidases são as responsáveis por liberar esses monossacarídeos e consequentemente possibilitar a completa degradação da hemicelulose. Considerando a significância da hidrólise enzimática promovida por tal enzima nesse contexto, o presente projeto visa otimizar as condições de cultura em biorreator para maximizar a expressão da enzima ±-L-arabinofuranosidase a partir de uma E. coli recombinante. Para atingir o objetivo proposto será utilizado um biorreator para a produção em escala de bancada da enzima ±-L-arabinofuranosidase. Os seguintes parâmetros serão considerados neste estudo: aconcentração de oxigênio dissolvido e as concentrações de nitrogênio e glicose de acordo com delineamento experimental tipo Box-Behnken. Ao final do experimento será possível a elaboração de equações por meio de modelagens estatístico-matemáticas realizadas nos softwares Design Expert e MatLab, que vinculem os parâmetros considerados com fatores cinéticos, de rendimento e produtividade, revelando assim qual a melhor combinação destes. Dessa forma, o presente projeto abre a possibilidade de escalonamento, assim como a elaboração de coquetéis enzimáticos.