Pós Graduação em Biocombustíveis

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PPGBIO - Programa de Pós Graduação em Biocombustíveis

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    Análise multivariada para determinação de atividade de hidrolases com aplicação no setor de biocombustíveis
    (UFVJM, 2021) Chaves, Amanda Rocha; Santos, Alexandre Soares dos; Pantoja, Lílian de Araújo; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Santos, Alexandre Soares dos; Melo, Verônica Ferreira; Borges Neto, Waldomiro; Fidêncio, Paulo Henrique; Andrade, Paulo César de Resende
    O uso da espectrometria na região do infravermelho próximo (NIR) combinado com o método de análise multivariada tem possibilitado a determinação quantitativa, direta e não destrutiva de várias substâncias inorgânicas e orgânicas em amostras complexas. Neste trabalho foi investigada a possibilidade da determinação enzimática de forma direta para xilanases e celulases por meio de estudos de correlação entre os métodos convencionais para dosagem enzimática e a análise multivariada baseada em espectros de infravermelho próximo. Para tanto, três complexos enzimáticos, contendo as enzimas alvo, foram utilizados, sendo estes dois comerciais, o Celluclast® e o Cellic® CTec2 – Novozymes e um, obtido em laboratório. As amostras dos complexos enzimáticos foram submetidas à determinação de β-glicosidase, cmcase, fpase e xilanase e à leitura de absorbância na região de 1100 a 2500 nm em espectrofotômetro de infravermelho próximo. A metodologia para determinação de atividade enzimática foi adaptada para microplaca, propiciando uma redução no tempo de análise, uso de reagentes e produção de resíduos. Técnicas de pré-processamento foram utilizadas para remoção de amostras anômalas e melhoria do sinal espectral com o objetivo de gerar uma entrada robusta para os modelos de predição. A determinação da correlação entre os dados espectrais e as determinações analíticas foi realizada por métodos de regressão multivariados: regressão linear múltipla (MLR), regressão por mínimos quadrados parciais (PLS), regressão por componentes principais (PCR), gradiente descendente (GBoost) e quadrados mínimos lineares com e sem Kernel (Kernel-Ridge, Ridge). Todos os métodos foram validados por meio de validação cruzada com dez partições. Os modelos mais promissores resultaram em valores de calibração, validação e predição acima de 90%, demonstrando a possibilidade de se obter determinação direta de atividades enzimáticas de amostras provenientes de processos fermentativos. A determinação da atividade enzimática por meio de análise multivariada com base em espectros NIR se mostrou promissora, pois dispensa o processo de catálise como etapa necessária para a determinação analítica das enzimas mencionadas.
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    Isolamento e avaliação de fungos filamentosos naturalmente ocorrentes em biomassas lignocelulósicas para a produção de enzimas holocelulolíticas
    (UFVJM, 2015) Souza, Ilva de Fátima; Santos, Alexandre Soares dos; Pantoja, Lílian de Araújo; Vanzela, Ana Paula de Figueiredo Conte; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Melo, Verônica Ferreira; Pires Júnior, Donaldo Rosa; Morais, Harriman Aley; Santos, Alexandre Soares dos
    As enzimas celulolíticas e xilanolíticas de origem microbiana possuem muitas aplicações industriais. Nos últimos anos essas enzimas vêm sendo amplamente utilizadas na conversão de materiais lignocelulósicos em açúcares fermentescíveis destinados para a produção de bioetanol. Neste trabalho foram isolados micro-organismos naturalmente ocorrentes em biomassas lignocelulósicas e avaliados quanto à produção de enzimas holoceluloliticas. A microbiota estudada foi isolada a partir de cascas e sementes de angiospermas e gimnospermas. Das 112 colônias isoladas em meio sólido, contendo carboxi-metilcelulose (CMC) como única fonte de carbono, 68 delas foram classificadas como fungos filamentosos, 02 como leveduras e 42 colônias como bactérias. As linhagens filamentosas foram submetidas a ensaios de fermentação submersa para investigação do potencial para a produção das atividades CMCásica, FPásica, β-glucosidásica e xilanásica. Os resultados revelaram que todas as linhagens filamentosas foram capazes de secretar pelo menos três das quatro atividades enzimáticas pesquisadas. Os maiores valores de atividade enzimática encontrados foram de 4.870,38 U.L-1 para CMCase; 1.586,00 U.L-1 para FPase; 1.531,95 U.L-1para β- glicosidase e 15.152,86 U.L-1 para as xilanases. Entre os gêneros de fungos filamentosos identificados estavam Absidia, Acremonium, Aspergillus, Curvularia, Mucor, Penicillium e Trichoderma.
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    Produção de hidrolases holocelulolíticas por fermentação em estado sólido com uso de fungos filamentosos e coprodutos da agroindústria de óleos vegetais como fontes de carbono
    (UFVJM, 2015) Santos, Ricardo Salviano dos; Santos, Alexandre Soares dos; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Reis, Angélica Pataro; Cardoso, Valéria Macedo; Siqueira, Félix Gonçalves de; Pereira JR, Nei; Santos, Alexandre Soares dos
    A demanda por enzimas holocelulotíticas tem aumentado nos últimos anos, impulsionada, principalmente, pelo mercado recém estabelecido de etanol de 2ª geração. Diante disso, o objetivo central desta tese foi avaliar o potencial de fungos filamentosos selecionados e de resíduos agroindustriais derivados de oleaginosas, usados aqui como fontes de carbono, para a produção de enzimas celulolíticas e xilanolíticas por fermentação em estado sólido (FES) conduzida em batelada simples. O desenvolvimento deste projeto envolveu as seguintes etapas: caracterização centesimal dos resíduos agroindustriais; avaliação do potencial indutor de cada resíduo agroindustrial sobre a produção enzimática de holocelulases por cada uma das linhagens fúngicas pesquisadas; otimização da produção das hidrolases de interesse com o uso da linhagem fúngica e do resíduo agroindustrial que se destacaram; caracterização do extrato enzimático obtido na condição otimizada; e avaliação da aplicação do extrato enzimático obtido na condição otimizada na sacarificação de biomassas lignocelulósicas. Cinco linhagens de fungos filamentosos, Aspergillus niger INCQS:40065, Aspergillus tubingensis AN1257, Fusarium oxysporum INCQS:40144, Penicillium oxalicum INCQS:40103 e Trichoderma reesei CCT2768, e seis resíduos agroindustriais, tortas de caroço de algodão, dendê, girassol, macaúba, mamona e pinhão manso, usados como fontes de carbono, foram avaliados para a produção das enzimas de interesse. Dentre as linhagens testadas, Aspergillus tubingensis AN1257 foi a que se destacou para a produção de enzimas celulolíticas e xilanolíticas, especialmente quando combinado com a torta de caroço de algodão. A otimização de processo conduzida com A. tubingensis e a torta de caroço de algodão para a produção das atividades de CMCase, FPase, β-glucosidase e xilanase apontou a razão sólido:líquido (S/L) de 35%, a fonte de nitrogênio de 1,30 g de (NH4)2SO4 /100g torta, e o tamanho do inóculo de 1,00 x 107 conídios/g de torta, como determinantes para a condição fermentativa otimizada. Nesta condição fermentativa otimizada foram obtidos valores de atividade aproximados de 20 U/g para CMCase, 50U/g para FPase, 300 U/g para β-glucosidase e 1300 U/g para xilanase, após 8 dias de fermentação. Os efeitos combinados da temperatura e do pH sobre as atividades das enzimas holocelulolíticas produzidas por A. tubingensis AN1257 denotam uma boa aplicabilidade destas enzimas sob temperaturas entre 40 e 60°C, e pH em torno de 4,0 a 5,0. O extrato enzimático produzido por A. tubingensis AN1257 na condição fermentativa otimizada mostrou-se eficiente na sacarificação das próprias tortas vegetais usadas inicialmente como fontes de carbono, sobretudo quando aplicado em processo de sacarificação e fermentação simultânea da torta de girassol pré-tratada. Este processo resultou na produção de 16 g de etanol por 100g de torta de caroço de algodão e um mosto fermentado com a concentração de 20g/L de etanol. O conjunto dos resultados obtidos nesta tese aponta como promissor o uso de alguns resíduos agroindustriais e fungos filamentosos selecionados para a produção de enzimas holocelulolíticas com potencial aplicação para a produção de bioetanol de 2ª geração. Palavras