Optimization of cello-oligosaccharides production by enzymatic hydrolysis of pretreated sugarcane straw using cellulolytic and oxidative enzymes

Autor(es)

Fernando Cesar Barbosa

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia de Alimentos
• Data de defesa: 2020-10-30

Membros da banca

Rosana Goldbeck; Telma Teixeira Franco; Marcelo Mendes Brandão; Fernando Segato; Eliana Setsuko Kamimura

• Orientador: Rosana Goldbeck

Resumo

Os celo-oligossacarídeos (COS) são oligômeros de 2 a 6 unidades de glicose lincadas por ligação ?-1,4, com potenciais aplicações nos setores industriais de alimentos/rações e bioenergia. É demonstrado na literatura que os COS são oligossacarídeos funcionais importantes pois são capazes de suportar o crescimento de diferentes cepas probióticas e, além disso, oferecem diversas vantagens para processos fermentativos de produção de bioetanol quando usados como substrato no lugar da glicose. Várias abordagens para otimizar da produção de COS foram descritas, principalmente abordagens relacionadas a escolha das enzimas e as combinações entre elas. Com essa premissa, este projeto teve como objetivo principal otimizar a produção de COS através da hidrólise enzimática de palha de cana-de-açúcar pré-tratada utilizando enzimas celulolíticas e oxidativas expressas de forma heteróloga. Após a seleção e expressão das enzimas em Pichia pastoris, a combinação otimizada das enzimas endoglucanases CaCel e CcCel9m, polissacarídeo lítico monooxigenase (LPMO) TrCel61A, celobiose desidrogenase (CDH) NcCDHIIa, com lactose e cobre como aditivos, produziu 60,49 mg de COS por g de palha de cana-de-açúcar pré-tratada sem produção de glicose. Além disso, nas condições avaliadas neste projeto, este trabalho também demonstrou que a possível modificação/realocação da lignina, a remoção da hemicelulose e em consequência sua interação com a lignina, e a diminuição do índice de cristalinidade demonstraram ser as características mais eficazes obtidas a partir do pré-tratamento de explosão vapor para produção de COS usando a endoglucanase selecionada. Por fim, a avaliação inicial técnico-econômica e do ciclo de vida para a produção de celopentaose demonstrou que o setor de upstream foi o setor mais relevante para ambas as análises. A avaliação demonstrou uma redução do custo unitário do produto de 6,34 a 18,23 vezes em comparação ao preço de venda do produto no mercado atual. Além disso, foi possível observar uma redução do impacto de ciclo de vida geral de 16,2 a 19,9% comparando o cenário base com o cenário de rendimento escalonado 3 vezes + 10% de rendimento de hidrólise. Os resultados demonstraram que o desenvolvimento de uma plataforma para produção de celopentaose baseada no processo desenvolvido é viável (AU)

• Processo FAPESP: 17/16159-0 - Otimização da produção de celo-oligossacarídeos a partir da hidrólise enzimática da palha da cana-de-açúcar via expressão heteróloga de enzimas celulolíticas e oxidativas
• Beneficiário: Fernando César Barbosa
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto