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Type: TESE DIGITAL
Title: Produção de óleo microbiano por cepas adaptadas de leveduras oleaginosas a partir de materiais hemicelulósicos visando a sua aplicação em biorrefinarias
Title Alternative: Microbial oil production by adapted strains of oleaginous yeasts from hemicellulosic hydrolysates aiming at their application in biorefineries
Author: Bonturi, Nemailla, 1985-
Advisor: Miranda, Everson Alves, 1959-
Abstract: Resumo: Hidrolisados hemicelulósicos como os provenientes de bagaço de cana-de-açúcar (HBCA) e de cavacos de bétula (HEHB) são um substrato de baixo custo para a produção de óleos microbianos (SCO). Porém, estes hidrolisados têm como desvantagens a presença de inibidores do crescimento microbiano ou baixas razões carbono/nitrogênio. A adaptação da levedura, a destoxificação deste material e o cultivo em batelada alimentada são estratégias para se suplantar a presença de inibidores. Quanto à questão da baixa razão C/N, pode-se efetuar a concentração dos hidrolisados ou a adição de alguma fonte de carbono para aumentar essa razão. Diante disso, o objetivo deste trabalho foi adaptar as leveduras oleaginosas Rhodosporidium toruloides e Lipomyces starkeyi e utilizá-las na produção de SCO em hidrolisados hemicelulósicos não destoxificados. Foram feitas as adaptações das leveduras R. toruloides e L. starkeyi em HBCA e HEHB, respectivamente. O cultivo da cepa adaptada de L. starkeyi em HEHB resultou em uma baixa concentração de lipídeos (1,8 g/L) e por isso os estudos continuaram apenas com a cepa adaptada de R. toruloides. Esta cepa de R. toruloides foi capaz de produzir 225% mais lipídeos em meios com mistura de xilose e glicose e apresentou uma maior expressão de genes ligados à via das pentoses fosfato e ao acúmulo de lipídeos quando comparada a cepa parental. Foram realizados diferentes estudos de cultivo da cepa adaptada em HBCA, concentrado ou não e com ou sem a adição de glicerol. A concentração e a adição de glicerol ao HBCA foram responsáveis por aumentarem os conteúdos, as concentrações e as produtividades de lipídeos em no mínimo 108%, 175% e 118%, respectivamente, quando comparados ao cultivo utilizando apenas o HBCA. Em biorreator, o conteúdo lipídico e a produtividade aumentaram em 33% e 54%, respectivamente. Concluiu-se que a adaptação resultou em uma cepa com produção de lipídeos superior à cepa parental e, esta, superexpressa genes-chave para o acúmulo de lipídeos. A concentração do hidrolisado ou a adição de glicerol são estratégias simples de serem aplicadas e que melhoram consideravelmente a produção de SCO em hidrolisados com baixa razão C/N. Além disso, foi possível a produção de lipídeos em hidrolisado concentrado não destoxificado pela levedura R. toruloides, fato inédito na literatura

Abstract: Hemicellulosic hydrolysates such as those from sugarcane bagasse (HBCA) and birch woodchips (HEHB) are low cost substrates for single cell oil (SCO) production. However, these hydrolysates have low carbon/nitrogen (C/N) ratios and contain microbial growth inhibitors. Yeast adaptation, detoxification or fed-batch cultivation are strategies for overcoming the presence of these inhibitors and concentration or the addition of crude glycerol (a residue of biodiesel production) are alternatives to solve the low C/N ratio limitation. This work aimed at the adaptation of oleaginous yeasts Rhodosporidium toruloides and Lipomyces starkeyi for their use in SCO production using hemicellulose hydrolysates overcoming the low C/N ratio and inhibitors effects. R. toruloides and L. starkeyi adaptions were done in HBCA and in HEHB, respectively. The adapted strain of L. starkeyi was cultured in HEHB but low lipid concentration (1.8 g/L) was obtained and the studies were continued only with adapted R. toruloides. This strain of R. toruloides produced 225% more lipids in a mixture of xylose and glucose than the parental one. Also, the adapted strain overexpressed some genes of the pentose phosphate pathway and some genes specifically related to lipid accumulation. Concentration of the HBCA or the addition of glycerol were responsible for increasing the lipid content, concentration, and productivity in at least 108%, 175%, and 118%, respectively, compared to fermentation using only HBCA. Further experiments on bioreactors increased lipid content and productivity by 33% and 54%, respectively. From the data aforementioned, it can be concluded that adaptation resulted in a R. toruloides strain with superior trait for lipid production in hydrolysates that overexpress key genes related to lipid accumulation. Hydrolysate concentration or glycerol addition are simple and easy strategies to be applied that can increase considerably SCO production in hydrolysates. The production of lipids in non-detoxified concentrated hydrolysate by the yeast R. toruloides is not yet reported in the literature
Subject: Lipídeos - Biotecnologia
Leveduras
Adaptação (Biologia)
Fermentação
Hidrolisados
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2016
Appears in Collections:FEQ - Tese e Dissertação

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