Otimização da produção de amilases recombinantes para hidrólise de amido de mandioca visando produção de etanol

Araújo, Lanna Lôbo de; http://lattes.cnpq.br/3701650115429550

Tese

Otimização da produção de amilases recombinantes para hidrólise de amido de mandioca visando produção de etanol

Nos últimos 30 anos, os processos industriais de fermentação alcoólica aumentaram, significativamente, a rentabilidade global das destilarias brasileiras de 75-80% para 90- 92% e reduziram os custos de produção. Vários fatores contribuíram para a melhoria dos processos industriais, incluindo a id...

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Autor principal:	Araújo, Lanna Lôbo de
Outros Autores:	http://lattes.cnpq.br/3701650115429550
Grau:	Tese
Idioma:	por
Publicado em:	Universidade Federal do Amazonas 2021
Assuntos:	Bioetanol - Produção Biocombustíveis Mandioca como combustível CIENCIAS BIOLOGICAS Etanol Biomassas Amilases recombinantes Fermentação
Acesso em linha:	https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/8344

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spelling	oai:https:--tede.ufam.edu.br-handle-:tede-83442023-01-12T05:03:29Z Otimização da produção de amilases recombinantes para hidrólise de amido de mandioca visando produção de etanol Araújo, Lanna Lôbo de Astolfi Filho, Spartaco http://lattes.cnpq.br/3701650115429550 http://lattes.cnpq.br/2699190136695057 Souza, Leiliane do Socorro Sodré de http://lattes.cnpq.br/2624080488947453 Ribas, Priscila Pauly http://lattes.cnpq.br/5773286300418552 Albuquerque, Patrícia Melchionna http://lattes.cnpq.br/1177407730126204 Bioetanol - Produção Biocombustíveis Mandioca como combustível CIENCIAS BIOLOGICAS Etanol Biomassas Amilases recombinantes Fermentação Nos últimos 30 anos, os processos industriais de fermentação alcoólica aumentaram, significativamente, a rentabilidade global das destilarias brasileiras de 75-80% para 90- 92% e reduziram os custos de produção. Vários fatores contribuíram para a melhoria dos processos industriais, incluindo a identificação, monitoramento e seleção de linhagens de leveduras. Materiais amiláceos representam uma fonte muito importante e promissora de biomassa renovável. Para transformá-los em açúcares fermentáveis, a degradação do mesmo depende da ação das enzimas que realizam a bioconversão desse material e é um dos principais fatores que devem ser considerados. A estratégia adotada para desenvolver esse trabalho foi a otimização dos meios de cultura para a produção das amilases recombinantes através da metodologia de superfície de resposta (RSM) baseada no Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) que foi usada também para otimizar os sólidos e as cargas enzimáticas para aumentar a liberação de glicose e o rendimento da hidrólise enzimática; concentração por sistema de ultrafiltração tangencial em membranas; avaliação da hidrólise através das fermentações e análise do produto final por cromatografia gasosa (CG). Neste contexto, o estudo em questão teve como objetivo otimizar a produção de amilases recombinantes para hidrólise de fontes amiláceas visando produção de álcool de amido. O hidrolisado da fécula de mandioca Manihot esculenta Crantz, fonte amilácea utilizada, foi obtido com a utilização de amilases recombinantes, sendo uma α-amilase clonada de Bacillus licheniformis e uma glicoamilase clonada de Aspergillus awamori ambas expressas em Pichia pastoris GS115, advindas de trabalhos anteriormente desenvolvidos em nosso grupo de pesquisa. O hidrolisado obtido foi fermentado pela levedura Saccharomyces cerevisiae comercial em sistemas conhecidos como fermentômetros (airlock). As cargas ótimas de sólidos e carga de mistura enzimática estabelecidas com RSM foram de 458,1 g/L e 19,15 μL/g de amido de fécula, respectivamente, e nessas condições (330 ± 4) g/L de glicose foram obtidos, correspondendo a um rendimento de hidrólise de 89,36%. O hidrolisado resultou em uma concentração de 64,62 g/L de etanol correspondendo 86% de conversão em 10 h de fermentação, com eficiência de hidrólise fermentativa (HF) igual a 86,16%, produtividade volumétrica (QP) 6,46 g/Lh e fator de rendimento em substrato consumido (YP/S) de 0,431 g/g. Over the last 30 years, the industrial alcoholic fermentation processes have, significantly, increased the global profitability of Brazilian distilleries from 75-80% to 90-92% and reduced its production costs. Several factors contributed to the industrial processes improvement, including the identification, monitoring and the selection of yeast lineages. Starchy materials represent a very important and promising source of renewable biomass. To transform them into fermentable sugars, their degradation depends on the action of enzymes that can make the bioconversion of this material and it’s one of the main factors to be considered. The adopted strategy to develop this work was the culture medium optimization to the production of recombinant amylases through the Response Surface Methodology (RSM) based on the Rotational Central Composite Design (RCCD) which was also used to optimize the solids and the enzymatic loads to increase the glucoses releases and the enzymatic hydrolysis yield; concentration by tangential ultrafiltration in membranes; evaluation of the hydrolysis through the fermentation and analysis of the final product by gas chromatography. In this context, the present study aimed to optimize a production of recombinant amylases for hydrolysis of starchy resources aiming the starch alcohol production. The hydrolyzate of the cassava starch Manihot esculenta Crantz, the used starch source, have been obtained by the recombinant amylases utilization, being a cloned α-amylase from Bacillus licheniformis and a cloned glucoamylase from Aspergillus awamori both expressed in Pichia pastoris GS115, derived from previous works of our research team. The obtained hydrolyzate was fermented by a commercial Saccharomyces cerevisiae inside commercial systems named fermentometers. The optimal solid loads and enzyme blend loads set by RSM was 458,1 g/L and 19,15 μL/g of starch, respectively, and by these conditions was obtained (330 ± 4) g/L of glucose, corresponding to a hydrolysis yield of 89,36%. The hydrolyzate resulted in a concentration of 64,62 g/L of ethanol corresponding to 86% of conversion in 10h fermentation, with the fermentative hydrolysis (FH) at 86,16%, volumetric productivity (QP) 6,46 g/Lh and a yield factor in consumed substrate (YP/S) of 0,431g/g. 2021-07-08T18:31:30Z 2021-04-24 Tese ARAÚJO, Lanna Lôbo de. Otimização da produção de amilases recombinantes para hidrólise de amido de mandioca visando produção de etanol. 2021. 128 f. Tese (Doutorado em Biotecnologia ) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus (AM), 2021. https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/8344 por Acesso Aberto http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ application/pdf Universidade Federal do Amazonas Instituto de Ciências Biológicas Brasil UFAM Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia
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