Influência da concentração de biomassa na produção de etanol celulósico e caracterização de uma β-glucanase de kluyveromyces marxianus - Souza, Carlos Joulbert Alves de (2014)
A sacarificação e fermentação simultânea (SSF) de biomassa em altas concentrações de sólidos é um método promissor para aumentar a concentração de etanol no final do processo. No entanto, a biomassa lignocelulósica é um material heterogêneo e insolúvel em água e o aumento da sua concentração no meio reacional pode influenciar negativamente a taxa de conversão de biomassa em álcool. Assim um dos objetivos desse trabalho foi avaliar o efeito do aumento da concentração de sólidos e a forma de alimentação do reator, com enzimas e biomassa, sobre a produção de etanol em um processo SSF. Os resultados obtidos mostram um aumento da concentração de etanol com o aumento da concentração de biomassa em todas as condições testadas. Quando se avaliou o efeito da adição gradual de enzimas, concentrações semelhantes de etanol foram obtidas, sugerindo que as enzimas não perdem, significativamente, sua atividade ao longo do processo. Os resultados obtidos com as análises físico-químicas do bagaço antes e após o processo fermentativo sugerem que os principais fatores que estão influenciando a hidrólise enzimática da biomassa são o conteúdo de lignina e o índice de cristalinidade da celulose, fatores esses que aumentam ao longo do processo diminuindo o rendimento em etanol. Recentemente nosso grupo de pesquisa identificou uma nova enzima secretada por Kluyveromyces marxianus com atividade hidrolítica sobre celobiose e p-nitrofenil-β-D- glicopiranosideo (pNpG). Neste trabalho a especificidade da enzima foi avaliada utilizando os substratos celobiose (β-1,4), CMC (β-1,4), β-glucano (β- 1,3: β-1,4), e pNpG. Os resultados obtidos mostram uma atividade de hidrólise maior para o substrato β-glucano indicando que a enzima identificada possui especificidade para ligações glicosídicas β-1,3 e β-1,4. Para uma melhor caracterização da enzima identificada foi realizado seu sequênciamento da proteína por espectrometria de massas. As análises das sequências obtidas viimostraram alta similaridade com β-1,3 glucanases fúngicas. Além disto, foi medida a atividade hidrolitica desta enzima sobre a parede celular de leveduras. Os resultados mostram que a enzima possui um potencial para aplicação na produção de β-glucanos solúveis ou para preparação de protoplastos de leveduras. A atividade da enzima sobre ligações β-1,3 explica a sua atividade sobre a parede celular de Saccharomyces cerevisiae. A sequência de aminoácidos e a especificidade pelos substratos β-glucanos sugerem que a enzima secretada por K. marxianus seja uma β-1-3(4)- glucanase.