Prospecção seletiva de bactérias de solo de canavial produtoras de derivados fenólicos - Gouvêa, Adrian Gabriel Brandão [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024)
A crescente demanda por alternativas sustentáveis à produção de biocombustíveis e insumos químicos tem incentivado o uso da biomassa lignocelulósica. A partir de sua complexidade, formada de celulose, hemicelulose e lignina, é possível se obter o etanol, assim como outros produtos químicos. No Brasil, a cana-de-açúcar é uma das principais safras, sendo o bagaço um terço dessa produção, possibilitando a valorização deste resíduo agroindustrial. Contudo, devido à recalcitrância da biomassa, métodos de pré-tratamento devem ser utilizados, gerando produtos tóxicos aos microrganismos, assim como separam a porção de lignina, subutilizando-a. O ácido p-cumárico (p-CA) é um destes produtos resultantes da solução de hidrólise de biomassa, denominada licor. Ele é um composto fenólico derivado da lignina, com ações antimicrobianas e usos próprios, mas pode ser biotransformado em outro produto de valor agregado: o 4-vinilfenol (4-VF), com uso na área de biopolímeros, o que possibilitaria a criação de uma rota biotecnológica de valorização destas matérias-primas subutilizadas. O presente estudo teve como objetivo isolar bactérias de solo de canavial tolerantes ao licor e capazes de biotransformar o p-CA a 4-VF. Foram coletadas amostras de solo de canavial de três blocos colhidos distintos, cultivadas em meio com licor de hidrólise alcalina de concentração de p-CA de 1,1 g/L e em diferentes diluições, isolando-se 10 cepas bacterianas no total, com 8 delas escolhidas e cultivadas em meio LB com concentração de p-CA a 0,9 g/L por 48 horas, analisando seu consumo do substrato e produção do 4-VF por HPLC. Todas as cepas foram identificadas como gram-positivas e capazes de crescer nas concentrações de 100% do licor usado na prospecção. Os cultivos das 8 cepas demonstraram que são capazes de crescer em concentrações de 0,9 g/L de p-CA, mas nenhuma produziu 4-VF durante o período analisado. As cepas AL2.2 e AL2.3 demonstraram pequeno consumo de p-CA, mas a cepa mais interessante foi a AL1.1, capaz de consumir todo o substrato durante o período observado, incitando estudos futuros de identificação das moléculas produzidas por estes organismos.

The growing demand for sustainable alternatives in biofuel and chemical compounds production has encouraged the use of lignocellulosic biomass. Due to its complexity—composed of cellulose, hemicellulose, and lignin—it is possible to obtain ethanol, as well as other chemical products. In Brazil, sugarcane is one of the main crops, with bagasse making up to one-third of this production, enabling the valorization of this agro-industrial residue. However, due to the recalcitrance of the biomass, pretreatment methods must be applied, which generate products toxic to microorganisms and separate the lignin portion, thus underutilizing it. p-Coumaric acid (p-CA) is one of the resulting products from the biomass hydrolysis solution, known as liquor. It is a phenolic compound derived from lignin, with antimicrobial actions and its own uses, but it can also be biotransformed into another high-value product: 4-vinylphenol (4-VF), which is useful in the biopolymer field, enabling the creation of a biotechnological pathway for valorizing these underutilized raw materials. The present study aimed to isolate bacteria from sugarcane field soil that are tolerant to liquor and capable of biotransforming p-CA into 4-VF. Soil samples from three different harvested blocks of a sugarcane field were collected, cultured in a medium with alkaline hydrolysis liquor and a p-CA concentration of 1.1 g/L in various dilutions, with 10 bacterial strains isolated in total. Of these, 8 were selected and cultured in LB medium with a p-CA concentration of 0.9 g/L for 48 hours, analyzing their substrate consumption and 4-VF production via HPLC. All strains were identified as gram-positive and capable of growing in 100% concentrations of the liquor used in the screening process. The 8 strains demonstrated the ability to grow in concentrations of 0.9 g/L of p-CA, though none produced 4-VF during the period analyzed. Strains AL2.2 and AL2.3 showed minimal p-CA consumption, but the most interesting strain was AL1.1, which consumed all the substrate during the observed period, prompting future studies to identify the molecules produced by these organisms.
Screening of sugarcane cultivation soil bacteria with phenolic derivatives production potential
Keywords: Microbiologia; Biomassa vegetal; Biodegradação; Biomass; Lignin; p-coumaric acid; 4-vinylphenol