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Teses de Doutorado Defendidas: 2010

Produção de Β-glucosidase em Saccharomyces cerevisiae recombinante e avaliação de seu emprego no processo de hidrólise enzimática simultânea à fermentação para a produção de etanol de segunda geração.

Autora: Verônica Ferreira
Orientador: Nei Pereira Jr.

Resumo

Atualmente, o grande desafio das grandes potências mundiais é a redução dos custos envolvidos nos processos de produção do etanol de segunda geração. Uma forma que pode levar a redução de parte desses custos é a utilização de uma linhagem capaz de suplementar o preparado enzimático empregado na produção de etanol de segunda geração em sistemas de fermentação e sacarificação simultâneas (SSF).

O presente trabalho objetivou a produção em biorreator de β-glucosidase 4 de Humicola grisea var. thermoidea em Saccharomyces cerevisiae recombinante e sua utilização na obtenção de bioetanol a partir de celulignina pré-tratada de bagaço de cana-de-açúcar.

Inicialmente, selecionou-se o melhor clone produtor de β-glucosidase, a maioria dos clones apresentou crescimento e produção enzimática em meio contendo apenas glicose e também em meio contendo glicose e celobiose. A quantidade máxima de atividade β-glucosidásica apresentada foi 6 U L-1 e 43 U L-1 em meio de glicose e celobiose e em meio de glicose, respectivamente.

Adicionalmente, avaliou-se a melhor fonte de nitrogênio e a melhor relação C/N a ser empregada na produção da enzima em biorreator. O meio suplementado com extrato de levedura como fonte de nitrogênio, e glicose como fonte de carbono, com a relação C/N de 13 forneceu os maiores valores de atividade β-glucosidásica (800 U L-1).

Posteriormente, foi avaliada a produção de β-glucosidase em biorreator conduzido em batelada simples e batelada alimentada através de alimentação de glicose ou glicose e extrato de levedura por pulsos e contínua. A linhagem utilizada apresentou produção enzimática associada ao crescimento celular e apresentou atividade enzimática extracelular na presença de glicose residual. Em cultivos conduzidos em regime de batelada alimentada por pulsos de glicose e extrato de levedura obteve-se 3000 U L-1, correspondendo a uma produtividade volumétrica de atividade enzimática total de 63 U L-1 g-1 em 48 horas de processo.

Finalmente, foi avaliada a utilização da levedura recombinante na produção de etanol de diferentes fontes celulósicas, CMC, AVICEL e celulignina de bagaço de cana-de-açúcar pré-tratado. Celulignina de bagaço de cana-de-açúcar pré-tratado forneceu a maior concentração de etanol 52,69 g L-1, representando uma eficiência de fermentação de 69% e produtividade volumétrica de 1,18 g L-1 h-1.

Concluindo, a levedura utilizada no presente trabalho é uma linhagem recombinante capaz de produzir elevadas concentrações de enzima β-glucosidase intracelular e extracelular e apresenta grande robustez para ser utilizada como agente catalítico em processo de sacarificação e fermentação simultâneas. Logo, neste trabalho foi possível produzir a enzima β-glucosidase para posterior suplementação em consórcios enzimáticos, bem como, suplementar o processo de obtenção de bioetanol de lignocelulósico via fermentação e sacarificação simultâneas.