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Otimização da produção de acetilxilano esterase a partir de Escherichia coli recombinante cultivada em biorreator

Processo: 20/04429-5
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Vigência (Início): 01 de agosto de 2020
Vigência (Término): 31 de julho de 2021
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Química
Pesquisador responsável:Eutimio Gustavo Fernández Núñez
Beneficiário:Ismael Elvis da Silva
Instituição-sede: Escola de Artes, Ciências e Humanidades (EACH). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Assunto(s):Bioeconomia   Processos de fabricação   Biomassa lignocelulósica   Acetilcolinesterase   Hemicelulose   Bioprocessos   Agitação mecânica   Escherichia coli   Otimização   Delineamento experimental

Resumo

Para garantir que as gerações seguintes consigam atender às suas necessidades é preciso transitar para um modelo de bioeconomia, na qual há uma desvalorização dos combustíveis fósseis e o desenvolvimento de processos bioeficientes, cíclicos e menos emissores de CO2. Nesse sentido, projetos de pesquisa vêm tentando otimizar a hidrólise enzimática de biomassa lignocelulósica. Para isso, é necessária a ação sinergética de várias enzimas, incluindo as capazes de degradar celulose, hemicelulose e lignina. Este projeto focará apenas na enzima acetilxilano esterase, um carboidrato esterase, que atua nas unidades de xilano acetiladas O-2 e/ou O-3, removendo o grupo acetil das cadeias laterais da hemicelulose e liberando ácido acético. Uma vez que o xilano esteja desacetilado é possível a ação das outras enzimas sem que haja impedimento estérico, facilitando a completa degradação da hemicelulose. Uma cepa de bactéria Escherichia coli recombinante será utilizada para produção da enzima em biorreator de bancada com agitação mecânica e aeração, realizando-se um delineamento experimental do tipo Box-Behnken para determinar a melhor combinação de oxigênio (10-40% de saturação com ar), glicose (10-25 g/L) e amônia (1-5 g/L) a garantir máxima produção da enzima. Para atingir esse objetivo serão aplicadas abordagens da Engenharia Bioquímica e da Quimiometría para desenvolvimento de processos. Os resultados esperados permitiriam escalonar um bioprocesso complexo, aumentar o valor agregado de resíduos agrícolas (especialmente o bagaço de cana-de-açúcar) e, contribuir, de alguma forma, na mudança da matriz energética nacional, na medida em que a enzima objeto deste projeto se incorpore a coquetéis enzimáticos a serem utilizados na produção de etanol de segunda geração (2G). (AU)