Seleção de levedura recombinante produtora de coquetéis enzimáticos para aplicação em bioprocessamento consolidado

• Processo: 23/15508-1
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2025
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Química
• Pesquisador responsável: Thais Suzane Milessi Esteves
• Beneficiário: Isadora Aparecida Campioni Pupin
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Auxílio(s) vinculado(s): 24/10270-0 - I Congresso Brasileiro de Biotecnologia Industrial, AR.BR
• Assunto(s): Bagaço de cana-de-açúcar Biorrefinarias Enzimas hidrolíticas Engenharia bioquímica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: bagaço de cana | Bioprocessamento Consolidado | biorrefinaria | enzimas hidrolíticas | Levedura recombinante | palha de cana | Engenharia Bioquímica

Resumo

O Bioprocessamento Consolidado (BPC) é uma tecnologia emergente para o processamento da biomassa, onde a produção de enzimas hidrolíticas, hidrólise da biomassa e fermentação dos açúcares ocorrem simultaneamente em um único biorreator pela aplicação de microrganismos que secretam enzimas hidrolíticas, dispensando a necessidade de coquetéis enzimáticos comerciais. De maneira geral, a aplicação da engenharia de processos em BPC é pouco estudada na literatura, na qual são encontrados inúmeros trabalhos focados na construção da cepa recombinante. Considerando a excelente performance em trabalhos prévios do grupo utilizando a levedura Saccharomyces cerevisiae AC14, produtora de 7 enzimas hidrolíticas, neste projeto o BPC será explorado com um novo olhar, onde a produção do coquetel enzimático será a protagonista do processo, de modo que o coquetel enzimático poderá integrar o portfólio de produtos da biorrefinaria ou ser utilizado na hidrólise da biomassa para a produção de produtos de grande interesse industrial. Mais recentemente, duas novas leveduras foram desenvolvidas a partir da cepa AC14, Cellusec 1® e Cellusec 3.1®. Essas cepas superexpressam as mesmas 7 enzimas hidrolíticas além de possuir resistência a inibidores formados no pré-tratamento da biomassa. Considerando que as modificações genéticas artificialmente inseridas podem diminuir a robustez da S. cerevisiae, o presente projeto pretende caracterizar os coquetéis enzimáticos produzidos e selecionar o coquetel enzimático e a levedura mais adequados a serem aplicados no desenvolvimento de uma tecnologia escalonável para o BPC do bagaço e da palha de cana-de-açúcar, visando a produção de etanol e coquetel enzimático. Para isso, primeiramente as enzimas produzidas e secretadas pelas três leveduras serão caracterizadas quanto às suas características, estabilidade nas condições de processo e capacidade catalítica, por meio de eletroforese e da medida de atividades enzimáticas de celulase, xilanase, ²-xilosidase e ²-glicosidase, realizadas na temperatura ótima de cada enzima e a 35ºC, temperatura geralmente utilizada em BPC. Em seguida, a eficiência de coquetel enzimático produzido na hidrólise de bagaço e palha de cana pré-tratados hidrotermicamente será avaliada, assim como as leveduras AC14, Cellusec 1® e Cellusec 3.1® serão aplicadas no BPC de bagaço e palha. Desta forma, pretende-se selecionar o melhor coquetel enzimático visando a hidrólise da biomassa (no pH e temperatura ótimos de hidrólise) assim como a cepa mais adequada para o BPC destes materiais lignocelulósicos. Por fim, o coquetel enzimático e as cepas selecionados serão escalonados em biorreatores de bancada especialmente projetados pelo grupo para cada particularidade dos processos de hidrólise enzimática e BPC.