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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.97.2020.tde-05082021-171751
Document
Author
Full name
Matheus Maitan Vieira
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Lorena, 2020
Supervisor
Committee
Kumar, Anuj (President)
Ottoni, Cristiane Angelica
Brienzo, Michel
Silva, Silvio Silverio da
Title in Portuguese
Produção e caracterizção de enzimas celulolíticas a partir de resíduos agroindustriais pelo Aureobasidium pullulans LB 83 e sua respectiva análise proteômica
Keywords in Portuguese
Análises proteômicas
Enzimas celulolíticas
Otimização de produção de enzimas
Resíduos agroindustriais
Abstract in Portuguese
Com a crescente demanda por combustíveis renováveis e bioprodutos, objetivando o desenvolvimento sustentável, a biomassa lignocelulósica tornou-se um importante composto a ser aplicado em bioprocessos devido ao seu baixo custo e alta disponibilidade. O objetivo deste trabalho foi estudar a produção de enzimas celulolíticas a partir do microrganismo Aureobasidium pullulans utilizando diferentes resíduos lignocelulósicos Esses sub-produtos foram submetidos a pré-tratamento alcalino para redução de lignina e uso como fonte de carbono para estudo da produção de celulase sob cultivo submerso. O potencial de produção de celulase de A. pullulans foi avaliado pelo método de placas, utilizando 0,5% (m/v) de fontes de carbono (Carboximetilcelulose (CMC) e xilooligossacarideos (XOS)). As zonas hidrolíticas foram de 2,36 e 2,49 para CMC e XOS, respectivamente, indicando seu possível uso para investigações posteriores. A CMC foi utilizada na fermentação inicial como fonte de carbono para obtenção do tempo ótimo de fermentação e atividade enzimática, sequentemente foram usadosoutros substratos como fontes primárias de carbono. Diferentes fontes de nitrogênio sintético e não sintético foram testadas para otimização da produção de celulase. Por fim a concentração de células, pH e temperatura também foram usadas como parâmetro. Verificou-se que bagaço de cana-de-açúcar, fontes de nitrogênio não sintéticas combinadas e inóculo de 1,6x106 UFC a 50ºC da reação enzimática e pH 5,5 possuia a melhor atividade (8,84 para CMCase e 3,457 para FPase). Os resultados demonstram a potencialidade desse microrganismo de produzir enzimas celulolíticas viáveis para estudos na área de análises proteômicas e possíveis aplicações industriais. Nas análises proteômicas foram identificadas a proporção de proteínas totais e CAZymas. O total de 464 proteínas, das quais 38 correspondiam a CAZymas (8,18% do total de proteínas). Dentre as CAZymes foram encontrados 21 glicosídeo hidrolases (55,26%), 12 glicosídeo hidrolases com módulo de ligação de carboidratos (31,58%), 4 carboidratos esterases (10,53%), uma glicosil transferase (2,63%), como demonstrado no gráfico da Figura 23. Isso sugere que o Aureobasidium pullulans é um microrganismo muito versátilna produção de suas proteínas e, principalmente, CAZymas, que ao comparado a outros trabalhos com microrganismos observa-se que possí menos proporção em relação a proteína total, porém sua atividade maior sugere que trata-se de enzimas com maior atividade de reação no substrato lignocelulósico.
Title in English
Production and characterization of cellulolytic enzymes from agro industrial residues by Aureobasidium pullulans LB 83 and its respective proteomic analysis
Keywords in English
Agro-industrial waste
Cellulolytic enzymes
Optimization of enzyme production
Proteomic analysis
Abstract in English
With the growing demand for renewable fuels and bioproducts, aiming at sustainable development, lignocellulosic biomass has become an important compound to be applied in bioprocesses due to its low cost and high availability. The objective of this work was to study the production of cellulolytic enzymes from the microorganism Aureobasidium pullulans using different lignocellulosic residues. These by-products were subjected to alkaline pretreatment to reduce lignin and use as a carbon source to study cellulase production under submerged culture. The cellulase production potential of A. pullulans was evaluated by the plate mathod, using 0.5% (m/v) of carbon sources (Carboxymethylcellulose (CMC) and xylooligosaccharides (XOS)). The hydrolytic zones were 2.36 and 2.49 for CMC and XOS, respectively, indicating their possible use for further investigations. CMC was used in the initial fermentation as a carbon source to obtain the optimum fermentation time and enzymatic activity, followed by the use of other substrates as primary carbon sources. Different sources of nitrogen synthetic and non-synthetic were tested to optimize cellulase production. Finally, cell concentration, pH and temperature were also used as a parameter. It was found that sugarcane bagasse, combined non-synthetic nitrogen sources and inoculum of 1.6x106 CFU at 50ºC of the enzymatic reaction and pH 5.5 had the best activity (8.84 for CMCase and 3.457 for FPase). The results demonstrate the potential of this microorganism to produce cellulolytic enzymes for studies in the area of proteomic analysis and industrial applications. In the proteomic analyzes, the proportion of total proteins and CAZymes was identified. A total of 464 proteins were obtained, of which 38 corresponded to CAZymes (8.18% of the total proteins). Among CAZymes, 21 glycoside hydrolases (55.26%), 12 glycoside hydrolases with carbohydrate binding module (31.58%), 4 carbohydrate esterases (10.53%), one glycosyl transferase (2.63%) were found. This suggests that Aureobasidium pullulans is a very versatile microorganism in the production of its proteins and, mainly, CAZymes, which when compared to other studies with microorganisms it is observed that it has less proportion in relation to the total protein, however its greater activity suggests that it enzymes with greater reaction activity in the lignocellulosic substrate.
 
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Publishing Date
2021-08-05
 
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