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Type: TESE
Title: Fungos microaerobios na bioconversão de material lignocelulosico
Author: Pavarina, Erika Cristina
Advisor: Durrant, Lúcia Regina, 1957-
Abstract: Resumo: A maior fração que compõe a biomassa lignocelulósica é a celulose, representando o material orgânico renovável mais abundante e viável, que através de conversão biológica, química ou fisiológica, leva a formação de produtos de interesse econômico. A degradação biológica do materiallignocelulósico constitui uma das etapas mais importantes do ciclo do carbono. Muitos microrganismos possuem a habilidade de degradar o material lignocelulósico em diferentes graus, metabolizando os compostos intermediários de baixo peso molecular. Os microrganismos celulolíticos possuem um papel importante na degradação da celulose, uma vez que as hifas destes fungos penetram na madeira, liberam enzimas e degradam o material lignocelulósico. A maioria dos microrganismos conhecidos em degradar a celulose eficientemente, produzem um conjunto de enzimas com diferentes especificidades, atuando juntas em sinergismo. A capacidade de produção de enzimas ligninolíticas sob condição microaeróbica pode conferir ao microrganismo vantagem seletiva para sua sobrevivência em meio natural, proporcionando a este uma maior versatilidade em relação aos estritamente aeróbios ou anaeróbios. A fim de verificar a capacidade dos fungos em degradar materiallignocelulósico sob diferentes condições microaeróbica, foram testados 7 microrganismos, selecionando-se 3 linhagens: linhagem H2 (basidiomiceto); Geotrichum terrestre (levedura) e Fusarium oxysporum (fungo imperfeito). As linhagens apresentaram maiores produções das enzimas lignocelulolíticas após crescimento em meio complemento (adição de tween 80, Mn02, e ausência de cisteína) quando comparados os resultados obtidos após cultivo em meio nutriente. De acordo com os resultados obtidos durante o desenvolvimento deste trabalho verificou-se que o tween 80 tem influência na secreção enzimática, pois houve aumento na produção das enzimas pelas linhagens. Com relação aos produtos de fermentação obtidos pode-se observar que algumas linhagens apresentaram melhor produção quando tween 80 foi adicionado ao meio, como por exemplo a linhagem G. terrestre que apresentou maior produção de ácido cítrico, ácido tartárico, ácido lático e ácido acético, e pela linhagem H2 com maior produção de etanol. De uma forma geral todos os microrganismos testados foram capazes de degradar e fermentar o material lignocelulósico nas diferentes concentrações de substratos (1%-20%) e produzir as enzimas celulolíticas e ligninolíticas sob condições de baixa oxigenação. Este resultado é importante, uma vez que a degradação da lignina é conhecida como um processo oxidativo e a possibilidade de sua degradação ocorrer em ambientes microaeróbicos implica em novas oportunidades de aplicações biotecnológicas.

Abstract: Cellulose accounts for the major part of lignocellulose found in nature, and consequently, its degradation is essential for the operation of the global carbon cycle. Lignocellulose, such as wood, is mainly composed of a mixture of cellulose (40%), hemicellulose (20-30%), and lignin (15-30%). An association of enzymes acting in a concerted fashion degrades cellulose. This cellulase enzyme system consists of three major components, which are referred to as endoglucanase (carboximethylcellulase), exoglucanase (avicelase), and cellobiase (beta-glucosidase). These enzymatic components act synergistically in the hydrolysis of crystalline cellulose. The process by which the microorganisms degrade lignin is oxidative, involving enzymes such as lignin peroxidase, manganese peroxidase, and laccase. Cellulolytic microorganisms are found among various taxonomic groups. They include fungi and bacteria, aerobes and anaerobes, mesophiles and thermophiles and occupy a variety of habitats. Only a few groups of microorganisms are capable of degrading the complex lignin polymers and the white-rot fungi, which cause the greatest degree of mineralization, best exemplify them. Most of the lignocelluloses in nature are oxidized to carbon dioxide by aerobic microorganisms, but a substantial amount is degraded in anaerobic environments such as soil and mud that contain plant material. To verify the microbial capacity to degrade lignocellulosic material under microaerophilic conditions, seven strains were studied and three were selected: Geotríchum terrestre, Fusarium oxysporum and H2 strain (basidiomycete). The results obtained with strains H2, F. oxysporum and G. terrestre suggest that they prefer lower oxygen concentratioris for growth and enzyme production. Lignocellulolytic activities were detected in ali strains but varied with the carbon source used. The highest levels of these activities were produced by strains after growth in the complement media (addition of Tween 80, MnO2, without cystein), when compared with the result obtained after growth in nutrient media. The results obtained in this study showed that Tween 80 influences the enzymatic activity, due to better enzyme production. Ethanol and other non-gaseous fermentation products were detected following HPLC analysis. Strain H2 showed a greater production of ethanol and G. terrestre of citrate, tartarate, lactate and acetate. Since they produce enzymes necessary for the breakdown of lignocellulosic materiais and utilize most of the degradation products for growth, these strains show great potential for novel biotechnological applications.
Subject: Fungos
Biodegradação
Enzimas
Lignocelulose
Fermentação
Language: Português
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2002
Appears in Collections:FEA - Tese e Dissertação

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