Resumo: Os celo-oligossacarídeos (COS) são oligômeros de 2 a 6 unidades de glicose lincadas por ligação ?-1,4, com potenciais aplicações nos setores industriais de alimentos/rações e bioenergia. É demonstrado na literatura que os COS são oligossacarídeos funcionais importantes pois são capazes de suportar o crescimento de diferentes cepas probióticas e, além disso, oferecem diversas vantagens para processos fermentativos de produção de bioetanol quando usados como substrato no lugar da glicose. Várias abordagens para otimizar da produção de COS foram descritas, principalmente abordagens relacionadas a escolha das enzimas e as combinações entre elas. Com essa premissa, este projeto teve como objetivo principal otimizar a produção de COS através da hidrólise enzimática de palha de cana-de-açúcar pré-tratada utilizando enzimas celulolíticas e oxidativas expressas de forma heteróloga. Após a seleção e expressão das enzimas em Pichia pastoris, a combinação otimizada das enzimas endoglucanases CaCel e CcCel9m, polissacarídeo lítico monooxigenase (LPMO) TrCel61A, celobiose desidrogenase (CDH) NcCDHIIa, com lactose e cobre como aditivos, produziu 60,49 mg de COS por g de palha de cana-de-açúcar pré-tratada sem produção de glicose. Além disso, nas condições avaliadas neste projeto, este trabalho também demonstrou que a possível modificação/realocação da lignina, a remoção da hemicelulose e em consequência sua interação com a lignina, e a diminuição do índice de cristalinidade demonstraram ser as características mais eficazes obtidas a partir do pré-tratamento de explosão vapor para produção de COS usando a endoglucanase selecionada. Por fim, a avaliação inicial técnico-econômica e do ciclo de vida para a produção de celopentaose demonstrou que o setor de upstream foi o setor mais relevante para ambas as análises. A avaliação demonstrou uma redução do custo unitário do produto de 6,34 a 18,23 vezes em comparação ao preço de venda do produto no mercado atual. Além disso, foi possível observar uma redução do impacto de ciclo de vida geral de 16,2 a 19,9% comparando o cenário base com o cenário de rendimento escalonado 3 vezes + 10% de rendimento de hidrólise. Os resultados demonstraram que o desenvolvimento de uma plataforma para produção de celopentaose baseada no processo desenvolvido é viável Ver menos

Abstract: Cello-oligosaccharides (COS) are oligomers with 2 to 6 ?-1,4-linked glucose units, with potential applications in the food/feed and bioenergy industrial sectors. It has been demonstrated that COS are important functional oligosaccharides because it is able to support the growth of different probiotic strains and, it offers several advantages for fermentative processes when used as substrate in place of glucose to produce bioethanol. Several approaches for COS production optimization have been reported, mainly regarding suitable enzymes and combinations thereof. With this premise, this project has the main goal of optimize the production of COS by enzymatic hydrolysis of pretreated sugarcane straw via heterologous expression of cellulolytic and oxidative enzymes. After the enzymes selection and expression in Pichia pastoris, the optimized the combination of the endoglucanases CaCel and CcCel9m, the lytic polysaccharide monooxygenase (LPMO) TrCel61A, the cellobiose dehydrogenase (CDH) NcCDHIIa, with lactose and copper as additives, produced 60.49 mg of COS per g of pretreated sugarcane straw without glucose production. Moreover, under the conditions evaluated in this project, this work also concluded the possible lignin modification/reallocation, the removal of hemicellulose and in consequence its interaction with lignin, and the decrease in crystallinity index appeared to be the most effective characteristic obtained from the steam-explosion for COS production using the selected endoglucanase. Finally, early-stage techno-economic and life cycle assessment for cellopentaose production demonstrated that the upstream sector appeared to be the most relevant sector for both analyses. The assessment demonstrated a reduction between 6.34 and 18.23-fold in the unit production cost in comparison to cellopentaose current market selling price. Moreover, it was possible to observe an overall life cycle impact reduction between 16.2 and 19.9% comparing the baseline with the 3-fold scaled-up + 10% yield scenario. The results demonstrated that the development of a platform for cellopentaose production based on the developed process is feasible Ver menos