Produção de enzimas celulolíticas por Trichoderma reesei CCT2768 por fermentação em estado sólido usando fibra de coco verde (Cocos nucifera) pré-tratada por explosão a vapor como substrato

The residue generated by the green coconut production chain has caused a series of environmental and public health problems, as it is a bulky organic material with slow decomposition. An alternative is its application in the processes of production of lignocellulolytic enzymes via solid state fer...

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Bibliografische gegevens
Hoofdauteur: Campos, Alan de Oliveira
Andere auteurs: Santos, Everaldo Silvino dos
Formaat: Dissertação
Taal:pt_BR
Gepubliceerd in: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Onderwerpen:
Celulases
Biomassa lignocelulósica
Cultivos
Fungos filamentosos
Extração
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Online toegang:https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/49712
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Campos, Alan de Oliveira
Produção de enzimas celulolíticas por Trichoderma reesei CCT2768 por fermentação em estado sólido usando fibra de coco verde (Cocos nucifera) pré-tratada por explosão a vapor como substrato
description The residue generated by the green coconut production chain has caused a series of environmental and public health problems, as it is a bulky organic material with slow decomposition. An alternative is its application in the processes of production of lignocellulolytic enzymes via solid state fermentation (FES), this product has been highlighted for the reduction of costs in the process of obtaining bioenergy. However, a pre-treatment step that will reduce the lignocellulose recalcitrance and the lignin and hemicellulose content in the material is necessary to increase the accessibility of fermentative microorganisms. Therefore, this study aimed to evaluate the production of cellulases using coconut fiber pretreated by steam explosion combined with alkaline pretreatment (PV+A) by FES using filamentous fungus Trichoderma reesei CCT2768. The culture conditions (water activity and amount of substrate) were evaluated through central rotational composite design (CCR), with Carboxymethylcellulase (CMCase) and Filter Paper enzyme activity (FPase) as responses. The combination of pre-treatments was more favorable for the removal of hemicellulose from green coconut fiber, reducing the content of this polymer from 10.15%, in the untreated biomass, to 5.38%, while the content of lignin increased from 21.32% to 34.82%, which may be associated with the lignin rearrangement effect during the biomass cooling process in the pretreatment. Regarding the SSF of the pretreated PV+A coconut fiber, it was observed that the solid load significantly influenced the behavior of CMCase in the cultivation, and the water activity was a significant factor in both analyzed enzymes. It could be noticed that greater production of cellulolytic enzymes occurred with water activity of 0.995 and 5.25 g of substrate, yelding an enzymatic activity of CMCases and FPases close to 3.0 IU/g and 0.31 IU/g, respectively. The saline solution of 154 mM NaCl was more efficient in the recovery of the enzymes, producing an extract with the activity of 5.19 IU/g for endoglucanase and 1.19 IU/g for the FPase. Therefore, the best conditions of water activity and solid loading for the cellulases production were identified and significant values of CMCase and FPase activities are found. The study contributes to the construction of a new production chain for the use of green coconut husk through the production of lignocellulolytic enzymes from FES of lignocellulosic biomass pre-treated by steam combined with alkaline.
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An alternative is its application in the processes of production of lignocellulolytic enzymes via solid state fermentation (FES), this product has been highlighted for the reduction of costs in the process of obtaining bioenergy. However, a pre-treatment step that will reduce the lignocellulose recalcitrance and the lignin and hemicellulose content in the material is necessary to increase the accessibility of fermentative microorganisms. Therefore, this study aimed to evaluate the production of cellulases using coconut fiber pretreated by steam explosion combined with alkaline pretreatment (PV+A) by FES using filamentous fungus Trichoderma reesei CCT2768. The culture conditions (water activity and amount of substrate) were evaluated through central rotational composite design (CCR), with Carboxymethylcellulase (CMCase) and Filter Paper enzyme activity (FPase) as responses. The combination of pre-treatments was more favorable for the removal of hemicellulose from green coconut fiber, reducing the content of this polymer from 10.15%, in the untreated biomass, to 5.38%, while the content of lignin increased from 21.32% to 34.82%, which may be associated with the lignin rearrangement effect during the biomass cooling process in the pretreatment. Regarding the SSF of the pretreated PV+A coconut fiber, it was observed that the solid load significantly influenced the behavior of CMCase in the cultivation, and the water activity was a significant factor in both analyzed enzymes. It could be noticed that greater production of cellulolytic enzymes occurred with water activity of 0.995 and 5.25 g of substrate, yelding an enzymatic activity of CMCases and FPases close to 3.0 IU/g and 0.31 IU/g, respectively. The saline solution of 154 mM NaCl was more efficient in the recovery of the enzymes, producing an extract with the activity of 5.19 IU/g for endoglucanase and 1.19 IU/g for the FPase. Therefore, the best conditions of water activity and solid loading for the cellulases production were identified and significant values of CMCase and FPase activities are found. The study contributes to the construction of a new production chain for the use of green coconut husk through the production of lignocellulolytic enzymes from FES of lignocellulosic biomass pre-treated by steam combined with alkaline. O resíduo gerado pela cadeia produtiva do coco verde vem causado uma série de problemas ambientais e de saúde pública por ser um material orgânico volumoso e de decomposição lenta. Uma alternativa para sua utilização seria na aplicação em processos de produção de enzimas lignocelulolíticas via fermentação semissólida (FSS), porém é necessária uma etapa de pré-tratamento para reduzir a recalcitrância da lignocelulose e o teor de lignina e hemicelulose no material, tendo em vista que estes compostos limitam a acessibilidade dos microrganismos. Estudos apontam que, para uma melhor indução da produção de celulases por processos de FSS, o pré-tratamento ou a combinação dos mesmos expõe de maneira mais eficiente a celulose para fungos filamentosos. Além disso, a utilização de um solvente adequado durante extração das enzimas após a FSS também tem forte impacto fortemente sobre o desempenho da produção de celulases. Sendo assim, este estudo teve como objetivo avaliar a produção de celulases usando a fibra de coco pré-tratada por explosão a vapor combinada com pré-tratamento alcalino (PV+A) por FSS usando fungo filamentoso o Trichoderma reesei CCT-2768, avaliando as condições de cultivo (atividade de água e quantidade de substrato) através do planejamento composto central rotacional (CCR), tendo Carboximetilcelulase (CMCase) e atividade enzimática em Papel de Filtro (FPase) como respostas. Além disso, foi avaliado o uso de diferentes solventes durante a extração das enzimas. A combinação dos pré-tratamentos se mostrou mais favorável para a remoção da hemicelulose da fibra de coco verde, reduzindo o teor deste polímero de 10,15%, em relação à biomassa não tratada, para 5,38 %, enquanto que o teor de lignina aumentou de 21,32 % para 34,82%, o que pode estar associado ao efeito de rearranjo da lignina durante o processo de resfriamento da biomassa no pré-tratamento. Em relação a FSS da fibra de coco pré-tratada PV+A, observou-se que a carga de sólidos influenciou significativamente o comportamento da CMCase no cultivo e atividade de água se mostrou como fator significativo em ambas as enzimas analisadas. Pôde-se notar que uma maior produção de enzimas celulolíticas ocorreu nas condições cultivo semissólido em que a atividade de água é de 0,995 e 5,25 g de substrato, obtendo uma atividade enzimática de CMCases próximo a 3,0 UI/g e para FPases, um valor de 0,31 UI/g. Quando avaliado o melhor solvente para extração das celulases, a solução salina de NaCl (154 mM) se mostrou mais eficiente na recuperação das enzimas, produzindo um extrato com atividade de 5,19 UI/g para a endoglucanase e 1,19 UI/g para as FPase. Portanto, foram identificadas as melhores condições de atividade de água e carga de sólidos para produção de celulases, ao se utilizar o fungo Trichoderma reesei CCT-2768 e a fibra de coco pré-tratada por explosão a vapor seguido por pré-tratamento alcalino, conseguindo-se bons valores de atividades de CMCase e FPase . 2022-11-09T22:21:46Z 2022-11-09T22:21:46Z 2022-04-22 masterThesis CAMPOS, Alan de Oliveira. Produção de enzimas celulolíticas por Trichoderma reesei CCT2768 por fermentação em estado sólido usando fibra de coco verde (Cocos nucifera) pré-tratada por explosão a vapor como substrato. Orientador: Everaldo Silvino dos Santos. 2022. 86f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2022. https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/49712 pt_BR Acesso Aberto application/pdf Universidade Federal do Rio Grande do Norte Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA

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