Formulação de coquetéis de enzimas produzidas por fungos em cultivo sólido e aplicação na hidrólise de bagaço de cana-de-açúcar - Frassatto, Priscila Aparecida Casciatori (2020)
Esta tese aborda a produção de enzimas celulolíticas por cultivo sólido (CS) dos fungos termofílicos Myceliophthora thermophila I-1D3b e Thermoascus aurantiacus CBMAI756 e do mesofílico Trichoderma reesei QM9414 em substrato composto por bagaço de cana-deaçúcar (BC) e farelo de trigo (FT); a caracterização dos extratos obtidos quanto a temperatura e pH ótimos e a estabilidade; a formulação de coquetéis enzimáticos para aplicação na hidrólise de bagaço de cana não tratado (BNT), pré-tratado com ozônio, álcali e ultrassom (BOU) e com pré-tratamento hidrotérmico (BHT); e, por fim, as condições e a cinética da reação de sacarificação enzimática. O CS de M. thermophila levou à obtenção de extratos com as maiores atividades de endoglucanase (32 U/mL), β-glicosidase (3,5 U/mL) e FPA (0,7 U/mL). Os extratos apresentaram diferentes perfis de atividade e estabilidade em função de variações de pH e temperatura de reação e incubação, características desejáveis para aplicação na hidrólise de biomassa visando a produção de etanol de segunda geração (E2G). Após 24 h de hidrólise, maiores rendimentos em açúcares redutores totais (ART) foram atingidos empregando coquetel 1:1 v/v de extratos enzimáticos provenientes do CS de T. aurantiacus (TA) e T. reesei (TR) no BOU. Foi possível obter maior teor de ART (464 mg/g BOU vs. 396 mg/g BOU) com menor carga enzimática (9,9 FPA/g BOU com coquetel TA:TR 1:1 v/v vs. 12,6 FPA/g BOU com extrato de TA, respectivamente). Denota-se que há sinergismo entre as enzimas secretadas pelos dois fungos e que o uso de coquetéis é promissor, já que a liberação de ART aumentou 17 % com 78 % da carga enzimática. Para BNT, a maior liberação de ART foi 124 mg/g BC a 65 ºC, com carga enzimática 17,9 FPA/g BC. Nas hidrólises de BHT e BOU, foram liberados, respectivamente, 190 e 464 mg/g BC a 55 ºC, com carga enzimática 9,9 FPA/g BC, confirmando que o pré-tratamento aumenta a digestibilidade do BC e favorece a conversão de celulose, além de que a temperatura de hidrólise é relevante, sobretudo ao se empregar coquetel de enzimas produzidas por fungos distintos. Na cinética de hidrólise, observou-se que os teores de ART liberados aumentaram rapidamente no início da reação, tendendo a ficar constantes após 8 a 12 h, provavelmente em consequência de depleção da fração amorfa de celulose no substrato, adsorção improdutiva e gradual desativação das enzimas. Os parâmetros do ajuste do modelo hiperbólico à cinética de hidrólise são úteis para dimensionamento da etapa de sacarificação em busca de melhores rendimentos, a fim de tornar a produção de E2G atrativa e competitiva no mercado de biocombustíveis.