Efeito das características das enzimas no rendimento e nas propriedades da celulose nanocristalina

• Processo: 20/04665-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2022
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2023
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Enzimologia
• Pesquisador responsável: Valdeir Arantes
• Beneficiário: Matheus Teixeira Basso
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de Lorena (EEL). Universidade de São Paulo (USP). Lorena , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 15/02862-5 - NANOCEL - desenvolvimento de preparos enzimáticos para o preparo de nanoceluloses por um processo biohídrido, AP.BIOEN.JP
• Assunto(s): Celulase Nanocristais de celulose Hidrólise enzimática Nanocelulose Endo-1,4-beta-xilanases Enzimas hidrolíticas Conversão de biomassa
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Celulases | Celulose nanocristalina | endoglucanases | Hidrólise enzimática | nanocelulose | Xilanases | Bioconversão de Biomassa

Resumo

A celulose nanocristalina (CNC) é um nanomaterial derivado da massa lignocelulósica e com alto valor agregado e um leque amplo de aplicações. Ela é tradicionalmente produzida pela hidrólise com ácido sulfúrico concentrado. Entretanto, condições tão severas de pH trazem consequências ambientais e econômicas ao processo. Além disso, o rendimento de CNC com esse método é tipicamente baixo. A hidrólise enzimática, por outro lado, é ambientalmente amigável e suas condições de reação mais amenas facilitam o controle das características do nanocristal produzido, ampliando as possibilidades de aplicação deste nanomaterial. Esse processo faz uso de um grupo de enzimas hidrolíticas nomeadas celulases, que engloba três principais tipos: as endoglucanases (EGs), que atuam na região menos ordenada da celulose; as exoglucanases, que atuam na região cristalina da celulose; e as beta-glicosidases, que atuam principalmente na celobiose produzida. A maior parte dos estudos de produção de CNC por hidrólise enzimática utiliza preparos completos de celulases, resultando na liberação de CNC de cristalinidade igual ou inferior ao substrato original. Dessa forma, as EGs são as enzimas com maior potencial para produção de CNC, pois elas são capazes de remover os domínios menos organizados mantendo as regiões cristalinas, as quais são responsáveis pelas propriedades únicas do nanocristal. Além disso, as EGs são classificadas em famílias e possuem diferentes características (como atividades enzimáticas cruzadas e presença dos módulos não catalíticos). Entretanto, não existem trabalhos que se aprofundem no efeito dessas características para produção de CNC. Assim, esse projeto objetiva entender quais características das EGs são essenciais para produção de CNC com propriedades superiores, haja vista que isso abriria espaço para a criação de enzimas e coquetéis enzimáticos especificos para esse fim, assim como ocorre para outras aplicações.