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Aplicação de métodos físico-químicos e enzimáticos na sacarificação do bagaço de cana: estudos de microrganismos, processos fermentativos relacionados e métodos de hidrólise

Processo: 10/12624-0
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Temático
Vigência: 01 de maio de 2011 - 30 de abril de 2016
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Microbiologia - Microbiologia Aplicada
Pesquisador responsável:Eleni Gomes
Beneficiário:Eleni Gomes
Instituição-sede: Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas (IBILCE). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de São José do Rio Preto. São José do Rio Preto , SP, Brasil
Pesq. associados:Christiane da Costa Carreira Nunes ; Daniela Alonso Bocchini ; Derlene Attili de Angelis ; Fernando Carlos Pagnocca ; Gustavo Orlando Bonilla Rodriguez ; Hamilton Cabral ; Henrique Ferreira ; Ivonete Ávila ; João Cláudio Thoméo ; Lara Durães Sette ; Maria de Lourdes Teixeira de Moraes Polizeli ; Mauricio Boscolo ; Paula Cristina Garcia Manoel Crnkovic ; Paulo Seleghim Júnior ; Roberto da Silva ; Sebastião Roberto Taboga
Auxílios(s) vinculado(s):15/27014-7 - PARTEC 2016 International Congress on Particle Technology, AR.EXT
15/08556-3 - XX Simpósio Nacional de Bioprocessos - XX SINAFERM, AR.BR
15/00362-5 - Visita do pesquisador Dr. Andreas Bueck, da Otto von Guericke Universitat, Alemanha, AV.EXT
+ mais auxílios vinculados 14/05486-1 - 22nd European Biomass Conference and Exhibition, AR.EXT
14/04821-1 - Prof. visitante: espectrometria de massas aplicada a alimentos e bioenergia, AV.EXT
13/02230-3 - 35th Symposium on Biotechnology for Fuels and Chemicals, AR.EXT - menos auxílios vinculados
Bolsa(s) vinculada(s):14/25183-3 - Desenvolvimento e ampliação de escala de biorreatores de leito empacotado para produção de celulases por fermentação em estado sólido, BP.PD
13/26693-2 - Seleção de leveduras assimiladoras de arabinose visando o aproveitamento do hidrolisado de bagaço de cana-de-açúcar para obtenção de produtos de interesse biotecnológico, BP.MS
13/23385-5 - Hidrólise e fermentação de resíduos celulósicos visando a produção de etanol, BP.MS
+ mais bolsas vinculadas 13/01756-1 - Produção de enzimas celulolíticas pelos fungos Trichoderma reesei e Myceliophthora thermophila e aplicação na sacarificação do bagaço de cana de açúcar, BP.MS
13/06234-3 - Avaliação térmica e estrutural do bagaço de cana de açúcar pré-tratado com ozônio, ultrassom e micro-ondas para produção de etanol celulósico por hidrólise enzimática, BP.MS
12/18769-6 - Avaliação dos efeitos da glicose sobre beta-glicosidase produzida pelo fungo Myceliophthora thermophila M.7.7 e da adição de glicose isomerase sobre essa inibição durante a sacarificação do bagaço de cana de açúcar, BP.IC
12/14594-7 - Fungos na compostagem da torta de filtro: diversidade, genômica e potencial biotecnológico, BP.DR
11/22461-4 - Melhoramento da termoestabilidade da xilanase do fungo Thermoascus aurantiacus, expressa em E. coli, por evolução dirigida e desenho racional: Produção, purificação, caracterização bioquímica e biofísica da enzima., BP.DR
12/06237-0 - Isolamento de fungos filamentosos mesofílicos e termofílicos de pilhas de compostagem de planta de tratamento de resíduos orgânicos urbanos e produção enzimas, BP.IC
12/00506-9 - Expressão heteróloga de celulases de Myceliophthora heterotalica F.2.1.4 em levedura Pichia pastoris com a caracterização e purificação das enzimas produzidas, BP.DR
11/21626-0 - Isolamento de fungos termofílicos para a produção de enzimas fibrolíticas visando a sacarificação de materiais lignocelulósicos, BP.PD
11/18540-6 - Avaliação dos efeitos de tratamentos físico-químicos e enzimáticos na composição química e estrutura do bagaço de cana., BP.PD
11/20286-0 - Isolamento, identificação de fungos filamentosos e organização de coleção e conservação das cepas, BP.TT
11/19663-4 - Treinamento tecnico em analise químicas de açúcares e derivados de lignina oriundos de hidrólise de bagaço de cana, BP.TT
11/07450-6 - Produção de enzimas lignocelulósicas por fermentação em estado sólido por espécimes do gênero Trichoderma para sacarificação do bagaço de cana de açúcar pré-tratado com micro-ondas, BP.DR - menos bolsas vinculadas
Assunto(s):Fungos  Enzimas fibrolíticas  Fermentação  Sacarificação  Bagaço de cana-de-açúcar  Bioetanol  Resíduos agroindustriais 

Resumo

O bagaço de cana corresponde a 27-30% do peso seco da cana e é largamente disponível no Brasil, considerando uma produção em torno de 600 toneladas de cana na última safra. Parte desse bagaço é utilizada para produção de energia térmica enquanto outra é rejeitada ou subaproveitada. A produção de açúcares a partir desse material é uma possibilidade de ampliar a produção de bioetanol no mundo sem comprometer novas áreas agriculturáveis, além de possibilitar a geração de substratos (açúcares e derivados fenólicos) para outras aplicações biotecnológicas. Propostas tecnológicas para sacarificação do bagaço visando a obtenção de açúcares incluem vias termoquímicas, vias químicas e bioquímicas. Os processos químicos ou termoquímicos têm o inconveniente de oxidar os açúcares e de gerar compostos químicos inibidores do metabolismo das leveduras e de outros microrganismos em fermentações subsequentes requerendo etapas de separação desses compostos antes da utilização do hidrolisado. Nos processos bioquímicos, propõem-se a quebrar dos polissacarídeos do material lignocelulósico em açúcares pelo uso de enzimas fibrolíticas, o qual é vantajoso em relação aos demais em função de especificidade e ausência de produtos secundários. Esta via é focada no presente projeto, na qual o grupo tem trabalhado nos últimos 13 anos. Entretanto, a eficiência da hidrólise enzimática do bagaço in natura não tem sido muito estimulante visto que inúmeras barreiras físicas e bioquímicas se interpõem no processo e precisam ser investigadas e resolvidas. O aumento da eficiência do acesso das enzimas aos seus substratos é um obstáculo que se pretende transpor na presente proposta por meio da incorporação de pré-tratamentos físicos das fibras, com o intuito de desorganizar a estrutura da parede celular facilitando a exposição dos polissacarídeos às enzimas, além da busca do entendimento da recalcitrância do bagaço aos diferentes sistemas de hidrólise por meio de análises químicas, microscópicas e ultraestruturais. Estudos sobre seleção de microrganismos degradadores de fibras lignocelulósicas, projetos e construção de biorreatores, monitoramento, modelagem e controle das condições dos processos fermentativos, processos de hidrólise física, química e/ou enzimática, caracterização química do hidrolisado, são muito importantes para o processo de uma forma geral, os quais são fortemente inter-relacionados e devem ser abordados obrigatoriamente de forma conjunta quando se visa o processo industrial com alto rendimento e baixo custo. É nesse contexto que o presente projeto está sendo apresentado, com a participação e colaboração interdepartamental, inter-institucional e internacional envolvendo pesquisadores experientes de diferentes especialidades desenvolvendo pesquisas integradas com numa ação coordenada e sinergística de forma a maximizar a compreensão do processo e a chance de sucesso na sacarificação do bagaço de cana. (AU)

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Publicações científicas (15)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
DE CASSIA PEREIRA, J.; PAGANINI MARQUES, N.; RODRIGUES, A.; BRITO DE OLIVEIRA, T.; BOSCOLO, M.; DA SILVA, R.; GOMES, E.; BOCCHINI MARTINS, D. A.. Thermophilic fungi as new sources for production of cellulases and xylanases with potential use in sugarcane bagasse saccharification. Journal of Applied Microbiology, v. 118, n. 4, p. 928-939, . (10/12624-0, 14/02080-4)
DE SOUZA MORETTI, MARCIA MARIA; BOCCHINI-MARTINS, DANIELA ALONSO; CARREIRA NUNES, CHRISTIANE DA COSTA; VILLENA, MARIA AREVALO; PERRONE, OLAVO MICALI; DA SILVA, ROBERTO; BOSCOLO, MAURICIO; GOMES, ELENI. Pretreatment of sugarcane bagasse with microwaves irradiation and its effects on the structure and on enzymatic hydrolysis. APPLIED ENERGY, v. 122, p. 189-195, . (10/12624-0, 14/02080-4)
PEREIRA, JOSIANI DE CASSIA; RIBEIRO LEITE, RODRIGO SIMOES; ALVES DO PRADO, HELOIZA FERREIRA; BOCCHINI MARTINS, DANIELA ALONSO; GOMES, ELENI; DA SILVA, ROBERTO. Production and Characterization of beta-glucosidase Obtained by the Solid-State Cultivation of the Thermophilic Fungus Thermomucor indicae-seudaticae N31. Applied Biochemistry and Biotechnology, v. 175, n. 2, p. 723-732, . (02/05642-6, 10/12624-0, 14/02080-4, 04/02096-6)
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FRASSATTO, PRISCILA APARECIDA CASCIATORI; CASCIATORI, FERNANDA PERPETUA; THOMEO, JOAO CLAUDIO; GOMES, ELENI; BOSCOLO, MAURICIO; DA SILVA, ROBERTO. Fungal cellulases: production by solid-state cultivation in packed-bed bioreactor using solid agro-industrial by-products as substrates and application for hydrolysis of sugarcane bagasse. SEMINA-CIENCIAS AGRARIAS, v. 41, n. 5, 1, p. 2097-2115, . (17/16482-5, 18/00996-2, 11/07453-5, 13/01756-1, 10/12624-0, 11/21239-6)
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PERRONE, OLAVO MICALI; COLOMBARI, FELIPPE MARIANO; ROSSI, JESSIKA SOUZA; SOUZA MORETTI, MARCIA MARIA; BORDIGNON, SIDNEI EMILIO; CARREIRA NUNES, CHRISTIANE DA COSTA; GOMES, ELENI; BOSCOLO, MAURICIO; DA-SILVA, ROBERTO. Ozonolysis combined with ultrasound as a pretreatment of sugarcane bagasse: Effect on the enzymatic saccharification and the physical and chemical characteristics of the substrate. Bioresource Technology, v. 218, p. 69-76, . (10/12624-0, 14/02080-4, 11/06923-8, 08/58077-0)
DE SOUZA, ANGELICA R.; DE ARAUJO, GABRIELA C.; ZANPHORLIN, LETICIA M.; RULLER, ROBERTO; FRANCO, FERNANDA C.; TORRES, FERNANDO A. G.; MERTENS, JEFFREY A.; BOWMAN, MICHAEL J.; GOMES, ELENI; DA SILVA, ROBERTO. Engineering increased thermostability in the GH-10 endo-1,4-beta-xylanase from Thermoascus aurantiacus CBMAI 756. International Journal of Biological Macromolecules, v. 93, n. A, p. 20-26, . (14/02080-4, 14/04272-8, 10/12624-0, 02/08355-8, 11/17658-3)
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