Imobilização de celulases e xilanases em óxido de grafeno magnetizado: avaliação cinética e potencial da hidrólise sobre bagaço de cana-de-açúcar

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dc.contributor.advisorMasarin, Fernando [UNESP]
dc.contributor.authorPaz Cedeño, Fernando Roberto [UNESP]
dc.contributor.institutionUniversidade Estadual Paulista (Unesp)
dc.date.accessioned2021-05-14T13:48:22Zpt
dc.date.available2021-05-14T13:48:22Zpt
dc.date.issued2021-03-16
dc.description.abstractO fracionamento de materiais lignocelulósicos é uma etapa fundamental para a utilização desses recursos na produção de bioprodutos de interesse comercial, como por exemplo, os biocombustíveis; no entanto, na etapa de hidrólise enzimática são encontrados problemas com a estabilidade de enzimas e seu custo. Uma estratégia para contornar este problema é a imobilização de enzimas em suportes sólidos com o objetivo principal de reutilizá-las. Objetivo: O objetivo deste trabalho foi estudar a imobilização de celulases e xilanases em óxido de grafeno magnético (OG-NPM) e aplicar o biocatalizador obtido na hidrólise de bagaço de cana-de-açúcar. Métodos: O bagaço de cana-de-açúcar foi pré-tratado em diferentes condições. As biomassas obtidas foram caracterizadas quimicamente e estruturalmente. O óxido de grafeno (OG) foi obtido pelo método tradicional de Hummer’s e a adição de nanopartículas magnéticas foi realizada por co-precipitação de sais de ferro, obtendo o OG-NPM, o qual foi caracterizado estruturalmente. A imobilização de enzimas no OG-NPM foi realizada com os reagentes 1-etil-3-(3-dimetilaminopropil) carbodiimida e N-hidroxissuccinimida (NHS) obtendo-se o derivado (OG-NPM-Enz). O OG-NPM-Enz foi avaliado quanto à estabilidade térmica, de armazenamento, além dos efeitos da temperatura e pH na atividade enzimática. Resultados: O bagaço de cana-de-açúcar pré-tratado com sulfito-NaOH (SSB) apresentou maior remoção da lignina, mantendo-se a fração celulósica intacta. Além disso, o SSB apresentou a melhor resposta à hidrólise enzimática de celulose e xilana, em comparação aos bagaços submetidos a outros pré-tratamentos, atingindo conversões de 90%. O OG-NPM-Enz apresentou atividade relativa de endoglucanase, xilanase, β-glucosidase e β-xilosidase de 70%, 66%, 88%, e 70%, respectivamente, após 10 ciclos de atividade de seus respectivos substratos, resultando na maior frequência de turnover (g.g-1.h-1) quando comparado com reportados na literatura. O tempo de meia-vida (t1/2) das enzimas imobilizadas foram superiores do que as enzimas em sua forma livre, com exceção de endoglucanase. Após 45 dias de armazenamento refrigerado, o OG-NPM-Enz apresentou atividades enzimáticas relativas superiores a 65% para todas as enzimas avaliadas. A taxa de hidrólise do SSB utilizando enzimas em suas formas livres foi maior quando comparado com as enzimas imobilizadas, porém, após 72h de hidrólise, as conversões de celulose e xilana em glicose e xilose, respetivamente, foram semelhantes com o uso de enzimas em suas formas livre ou imobilizada. O OG-NPM-Enz foi reutilizado com sucesso em vários ciclos de hidrólise do SSB, resultando em uma eficiência de aproximadamente 80% após o último ciclo. Conclusão: Os resultados mostram que a imobilização de celulases e xilanases melhora a estabilidade térmica das enzimas e o derivado obtido tem a capacidade de ser reutilizado na hidrólise do SSB, sendo, portanto, o OG-NPM-Enz um candidato potencial a ser aplicado, por exemplo, em processos de produção de bioetanol em escala piloto e industrial.pt
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.identifier.capes33004030055P6
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11449/204674
dc.language.isoeng
dc.publisherUniversidade Estadual Paulista (Unesp)
dc.rights.accessRightsAcesso aberto
dc.subjectMaterial lignocelulósicopt
dc.subjectPré-tratamentospt
dc.subjectHidrólise enzimáticapt
dc.subjectImobilização de enzimaspt
dc.subjectÓxido de grafenopt
dc.subjectNanopartículas magnéticaspt
dc.subjectReutilização de derivado enzimáticopt
dc.subjectEnzymatic hydrolysisen
dc.subjectEnzyme immobilizationen
dc.subjectGraphene oxideen
dc.subjectMagnetic nanoparticlesen
dc.subjectReuse of enzyme biocatalysten
dc.titleImobilização de celulases e xilanases em óxido de grafeno magnetizado: avaliação cinética e potencial da hidrólise sobre bagaço de cana-de-açúcarpt
dc.title.alternativeImmobilization of cellulases and xylanases on magnetized graphene oxide: kinetic evaluation and potential of sugarcane bagasse hydrolysisen
dc.typeTese de doutorado
unesp.campusUniversidade Estadual Paulista (Unesp), Faculdade de Ciências Farmacêuticas, Araraquarapt
unesp.embargo12 meses após a data da defesapt
unesp.examinationboard.typeBanca públicapt
unesp.graduateProgramAlimentos e Nutrição - FCFARpt
unesp.knowledgeAreaCiência dos alimentospt
unesp.researchAreaDesenvolvimento de bioprocessos aplicados à produção de Biocombustíveis e/ou Bioprodutospt

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