Enzymatic removal of inhibitory compounds from lignocellulosic hydrolysates for biomass to bioproducts applications

Autor(es)

Tramontina, Robson ^{[1, 2]} ; Brenelli, Livia Beatriz ^[3] ; Sodre, Victoria ^{[4, 5]} ; Franco Cairo, Joao Paulo ^[4] ; Travalia, Beatriz Medeiros ^[2] ; Egawa, Viviane Yoshimi ^[6] ; Goldbeck, Rosana ^[2] ; Squina, Fabio Marcio ^[4]

Afiliação do(s) autor(es)

^[1] Univ Estadual Campinas UNICAMP, Programa Posgrad Biociencias & Tecnol Prod Bioati, Campinas, SP - Brazil

^[2] State Univ Campinas UNICAMP, Sch Food Engn, Campinas, SP - Brazil

^[3] State Univ Campinas UNICAMP, Interdisciplinary Ctr Energy Planning NIPE, Campinas, SP - Brazil

^[4] Univ Sorocaba UNISO, Programa Proc Tecnol & Ambientais, Sorocaba, SP - Brazil

^[5] Univ Estadual Campinas UNICAMP, Programa Posgrad Biol Func & Mol BFM, Campinas, SP - Brazil

^[6] Sao Paulo State Univ UNESP, Sch Agr, Botucatu, SP - Brazil

• Tipo de documento: Artigo de Revisão
• Fonte: WORLD JOURNAL OF MICROBIOLOGY & BIOTECHNOLOGY; v. 36, n. 11 OCT 1 2020.
• Citações Web of Science: 3

Resumo

The physicochemical pretreatment is an important step to reduce biomass recalcitrance and facilitate further processing of plant lignocellulose into bioproducts. This process results in soluble and insoluble biomass fractions, and both may contain by-products that inhibit enzymatic biocatalysts and microbial fermentation. These fermentation inhibitory compounds (ICs) are produced during the degradation of lignin and sugars, resulting in phenolic and furanic compounds, and carboxylic acids. Therefore, detoxification steps may be required to improve lignocellulose conversion by microoganisms. Several physical and chemical methods, such as neutralization, use of activated charcoal and organic solvents, have been developed and recommended for removal of ICs. However, biological processes, especially enzyme-based, have been shown to efficiently remove ICs with the advantage of minimizing environmental issues since they are biogenic catalysts and used in low quantities. This review focuses on describing several enzymatic approaches to promote detoxification of lignocellulosic hydrolysates and improve the performance of microbial fermentation for the generation of bioproducts. Novel strategies using classical carbohydrate active enzymes (CAZymes), such as laccases (AA1) and peroxidases (AA2), as well as more advanced strategies using prooxidant, antioxidant and detoxification enzymes (dubbed as PADs), i.e. superoxide dismutases, are discussed as perspectives in the field. (AU)

• Processo FAPESP: 20/03051-9 - PP4: intensificação de bioprocessos, ampliação da produção de produtos químicos e processamento da lignocellulose
• Beneficiário: Viviane Yoshimi Egawa
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Programa Capacitação - Treinamento Técnico
• Processo FAPESP: 15/50590-4 - Valorização da lignina em plantas de etanol celulósico: a conversão biocatalítica via ácido ferúlico a produtos químicos de alto valor
• Beneficiário: Fábio Márcio Squina
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Temático
• Processo FAPESP: 16/07926-4 - Novas estratégias integrativas através de uma aldoketo redutase do cupim Coptotermes gestroi para sacarificação, detoxificação e fermentação de lignocelulose visando a produção de bioetanol
• Beneficiário: Robson Tramontina
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 17/15477-8 - Desenvolvimento de um processo de pré-tratamento de baixa severidade para produção de oligossacarídeos de palha de cana-de-açúcar
• Beneficiário: Lívia Beatriz Brenelli de Paiva
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 18/18101-1 - Desenvolvimento do sistema CRISPR/Cas9 em Rhodococcus jostii RHA1 para produção de químicos de alto valor a partir de correntes de lignina
• Beneficiário: Victoria Ramos Sodré de Castro
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto