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Laboratórios de Desenvolvimento de
Bioprocessos da Escola de Química da UFRJ

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Produção Científica: Dissertações de Mestrado

Produção de Celulases por Trichoderma harzianum e Aplicação na Hidrólise do Bagaço de Cana-de-Açúcar pré-tratado

Autora: Vanessa Alves Lima Rocha
Data da Defesa: Março de 2010
Orientador: Nei Pereira Jr., PhD
Programa: TPQB - Tecnologia de Processos Químicos e Bioquímicos da EQ/UFRJ

Resumo

Celulases são enzimas de grande interesse biotecnológico, e uma de suas mais recentes aplicações relaciona-se às tecnologias de produção de biocombustíveis de segunda geração. Estas enzimas hidrolisam as ligações β(1,4) da celulose e atuam sinergicamente na sua degradação, tendo como principal produto final a glicose, que é prontamente fermentada a etanol e a outras moléculas.

O bagaço da cana-de-açúcar vem sendo considerado um dos principais resíduos agroindustriais para a produção de etanol de segunda geração, por se tratar de uma biomassa rica em polissacarídeos hidrolisáveis, gerada nas próprias unidades industriais. Desta forma, os objetivos deste trabalho foram:

Para a otimização do meio de fermentação, utilizou-se a metodologia de superfície de resposta. As massas moleculares das enzimas produzidas foram determinadas por eletroforese. A hidrólise enzimática foi realizada com carga enzimática normalizada em 25 FPU/g de substrato. Os resultados mostraram que, no intervalo estudado, uréia, sulfato de amônio e fosfato de potássio foram os componentes mais significativos na produção de celulases.

As condições otimizadas resultaram na seguinte composição: uréia (5,87 g/L), sulfato de amônio (3,62 g/L), fosfato de potássio (9,85 g/L), extrato de levedura (0,20 g/L) e cloreto de cálcio (1,20 g/L). Estas condições quando avaliadas em biorreator instrumentado, com 40% de saturação de oxigênio dissolvido, apresentaram elevadas atividades enzimáticas após 84 horas de processo (CMCásica, 18.496 U/L; FPásica, 1.052 U/L e β-glucosidásica, 400 U/L), resultando em uma concentração de proteínas de 160 g/L.

O extrato enzimático foi concentrado, utilizando um sistema de filtração por membranas de fibras ocas (hollow fiber) e caracterizado parcialmente quanto às massas moleculares das principais atividades constituintes do pool enzimático.

A análise eletroforética permitiu identificar onze bandas de proteínas, sendo seis bandas correspondentes a enzimas com atividade CMCásica, com massas moleculares variando de 48 a 78 kDa e duas bandas referentes a β-glucosidases de massas moleculares de 75 a 85 kDa.

Finalmente, o concentrado enzimático foi aplicado na hidrólise do bagaço de cana de açúcar pré-tratado, exibindo um desempenho catalítico similar ao de um preparado enzimático comercial.

LADEBIO - Laboratório de Desenvolvimento de Bioprocessos da Escola de Química da UFRJ