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Title: Avaliação do potencial celulolítico e fermentativo de bactérias do gênero Clostridium e da microbiota autóctone na fermentação do bagaço de cana bruto.
Authors: Menegatto, Marília Bueno da Silva
metadata.dc.contributor.advisor: Silva, Silvana de Queiroz
Keywords: Enzimas
Fermentação
Ácidos
Hidrólise
Solventes
Issue Date: 2019
metadata.dc.contributor.referee: Silva, Silvana de Queiroz
Gurgel, Leandro Vinícius Alves
Silveira, Wendel Batista da
Citation: MANEGATTO, Marília Bueno da Silva. Avaliação do potencial celulolítico e fermentativo de bactérias do gênero Clostridium e da microbiota autóctone na fermentação do bagaço de cana bruto. 2019. 74 f. Dissertação (Mestrado em Biotecnologia) – Núcleo de Pesquisas em Ciências Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2018.
Abstract: O bagaço de cana-de-açúcar é um subproduto agrícola considerado fonte renovável, barata e abundante em açúcares, potencialmente utilizado como matéria prima na produção sustentável de combustíveis e insumos químicos no conceito de biorrefinaria, entretanto esbarra na dificuldade de acesso aos açúcares pelos microrganismos. A utilização de bactérias produtoras de enzimas hidrolíticas aparece como alternativa na desestruturação da biomassa e fermentação dos açúcares, como as do gênero Clostridium. Sendo assim, o trabalho teve como objetivo avaliar o potencial hidrolítico e fermentativo de bactérias do gênero Clostridium, e de microrganismos autóctones na fermentação do bagaço de cana bruto. As bactérias foram isoladas a partir do enriquecimento anaeróbio do bagaço (inoculado com estrume bovino e lodo de reator anaeróbio), e caracterizadas quanto à morfologia, parede celular e produção de celulase. Os ensaios de fermentação semi-sólida do bagaço de cana bruto foram realizados com os isolados que apresentaram produção de celulase e monitorados por 192h a 37°C. Também foi monitorado o perfil fermentativo dos microrganismos autóctones através de um ensaio sem adição de inóculo. A fração líquida foi analisada para determinação da concentração dos açúcares e metabólitos e o resíduo sólido caracterizado para determinação de celulose e açúcares antes e depois dos ensaios. Dentre os isolados estudados, as culturas denominadas 10, 8 e 3 apresentaram os maiores índices enzimáticos (1,67, 1,17 e 1,11 respectivamente) e também a maior capacidade de hidrólise e remoção dos açúcares da fração celulósica e hemicelulósica no ensaio fermentativo. Os metabólitos de maior produção foram o ácido acético (~ 1,3 g/L) pela microbiota autóctone e na presença dos isolados 3 e 8; a máxima concentração de acetona (~ 500 mg/L) e do ácido butírico (~ 300 mg/L) foi observada na presença da bactéria 7, sendo esta, portanto importante na realização do metabolismo solvetogênico. Apesar dos isolados 3 e 8 terem produzido concentração similar de ácido acético detectado no ensaio não inoculado, observou-se um incremento na hidrólise da biomassa e na produção de ácido butírico nos ensaios inoculados. Sendo assim, tanto a microbiota autóctone quanto as bactérias 3 e 8 potencialmente do gênero Clostridium, são capazes de hidrolisar o bagaço de cana bruto e fermentar os açúcares lignocelulósicos a ácido acético, acetona e ácido butírico.
metadata.dc.description.abstracten: Sugarcane bagasse is an agricultural byproduct considered as a renewable, cheap and abundant source of sugar, it is potentially used as a raw material in the sustainable production of fuels and chemical in the concept of biorefinery. However, it is difficult to access sugars by microorganisms. The use of bacteria producing hydrolytic enzymes appears as an alternative in the destructuring of biomass and fermentation of sugars, such as those from the genus Clostridium. Thus, the objective of this study was to evaluate the hydrolytic and fermentative potential of bacteria from the genus Clostridium, and from autochthonous microorganisms in the fermentation of the raw sugarcane bagasse. The bacteria were isolated from the anaerobic enrichment of the bagasse (inoculated with bovine manure and anaerobic reactor sludge), and characterized as the morphology, cell wall and cellulase production. The semi-solid fermentation assays of raw sugarcane bagasse were carried out with the isolates that showed cellulase production and were monitored for 192h at 37°C. The fermentation profile of autochthonous microorganisms was also monitored through an assay without addition of inoculum. The liquid fraction was analyzed to determine the concentration of sugars and metabolites and the solid residue characterized for the determination of cellulose and sugars before and after the assays. Among the isolates studied, the 10, 8 and 3 cultures presented the highest enzymatic indices (1.67, 1.17 and 1.11 respectively) and also the higher hydrolysis and capacity of the sugar removal cellulose and hemicellulosic fraction in the assay fermentative. The major metabolites were acetic acid (~ 1.3 g / L) by the autochthonous microbiota and in the presence of isolates 3 and 8; the maximum concentration of acetone (~ 500 mg / L) and butyric acid (~ 300 mg / L) was observed in the presence of the bacteria 7, which is therefore important for the performance of the solvedtogenic metabolism. Although isolates 3 and 8 produced similar concentrations of acetic acid detected in the uninoculated assay, an increase in the hydrolysis of the biomass and the production of butyric acid was observed in the inoculated assays. Thus, both the autochthonous microbiota and the bacteria 3 and 8 potentially of the genus Clostridium, are capable of hydrolyzing the raw sugar cane bagasse and fermenting the lignocellulosic sugars to acetic acid, acetone and butyric acid.
Description: Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia. Núcleo de Pesquisas em Ciências Biológicas, Pró-Reitoria de Pesquisa de Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/11143
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 23/04/2019 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação.
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