Isolamento e caracterização de leveduras capazes de utilizar o hidrolisado hemicelulósico como fonte de carbono

• Main Author: Cassa-Barbosa, Luciana Araujo
• Other Authors: Astolfi Filho, Spartaco
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal do Amazonas 2015
• Subjects: Xilose; Leveduras; Xilitol; Biomassa; Fermentação; CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
• Online Access: http://tede.ufam.edu.br/handle/tede/4386

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No. of bitstreams: 1 Tese - Luciana Cassa Araujo Barbosa.pdf: 12165602 bytes, checksum: 1f24636f21c802a50b8554825e94f7aa (MD5) Previous issue date: 2012-03-27 === CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior === The agro-industrial waste is renewable sources of carbon and energy and can be used for the production of food, feed, chemical compounds, and fuels liquids. The Brazil generates various agro-industrial waste, including the bagasse sugarcane It is the most abundant. This lignocellulosic biomass is rich in carbohydrates metabolizable an economically viable, provided there is adequate hydrolysis material. The deranged hydrolysis the fibers of the three majority polymers of plant biomass (Cellulose, hemicellulose and lignin), making them more accessible to hydrolytic enzymes microbial. This process, in addition to releasing the monomers and small saccharides fermentable, generates inhibitors of microbial growth and fermentation of the material hydrolyzate. The monomers generated by the hydrolysis of hemicellulose fraction are not composed solely of glucose such as starch and cellulosic substrates. They contain, among others wide concentration of pentoses which are not metabolized by all microorganisms. Aiming to get yeast with attributes needed to use the biomass, emphasizing the hemicellulose fraction, investigated the following rich sources of natural hydrolysates: faeces and saliva of ruminants (cattle), as well as digestive tubes immature insects that feed on wood. The culture media used for isolation and cultivation (solid and liquid) were made with hydrolyzed hemicellulose bagasse from sugarcane, obtained by acid hydrolysis. Microorganisms isolates were selected based on their characteristics of use pentose xylose (majority in hemicellulose) and arabinose, aimed at better use of lignocellulosic biomass. 237 were isolated colonies of unicellular microorganisms, through selective. Of these, 231 colonies were subjected to sugar assimilation tests, among which 125 were able to grow using hydrolyzed hemicellulose, xylose or arabinose as carbon source. They stood out, as growth in size, 57 colonies were selected and had the ITS1 - 5.8S rDNA sequenced. After selection for biomass accumulation in a sequenced yeast was chosen and investigated, by response surface methods for optimizing the production of biomass Microbial from hemicellulose hydrolyzate. The sequenced strains formed 05 different groups in the phylogenetic tree and had high similarity with Meyerozyma caribbica, Meyerozyma guilliermondi, micotoxinivorans Trichosporon, Trichosporon loubieri, Pichia kudriavzevii, Candida ethanolic lignohabitants and Candida. A strain with 99% similarity to Meyerozyma caribbica, isolated from bovine feces, accumulated 14,21g / L biomass in 72h in simple batch cultivation type (using instrumented fermenter), being able to tolerate up to 90% hemicellulose hydrolyzate in dry biomass accumulation around 12,43g / L, (Qx = 0.44g / L-1 h-1) after 27 hours cultivation experiments with conical bottles. This yeast produced 14,8g / L xylitol (Qxilt = 0.55 g / L-1h-1) 27 hours of cultivation. === Os resíduos agroindustriais são fontes renováveis de carbono e energia e podem ser utilizados para produção de alimentos, forragens, compostos químicos, além de combustíveis líquidos. O Brasil gera diversos resíduos agroindustriais, entre eles, o bagaço de cana-deaçúcar é o mais abundante. Esta biomassa lignocelulósica é rica em carboidratos metabolizáveis de forma economicamente viável, desde que haja hidrólise adequada do material. A hidrólise desarranja as fibras dos três polímeros majoritários da biomassa vegetal (celulose, hemicelulose e lignina), tornando-as mais acessíveis às enzimas hidrolíticas microbianas. Este processo, além de liberar os monômeros e pequenos sacarídeos fermentáveis, gera inibidores do crescimento microbiano e da fermentação do material hidrolisado. Os monômeros gerados pela hidrólise da fração hemicelulósica não são compostos apenas de glicose, como os substratos amiláceos e celulósicos. Eles contêm, entre outros, vasta concentração de pentoses que não são metabolizadas por todos os microrganismos. Objetivando obter leveduras com atributos necessários ao aproveitamento da biomassa, com ênfase na fração hemicelulósica, investigaram-se as seguintes fontes ricas em hidrolisados naturais: fezes e salivas de ruminantes (bovinos), como também tubos digestivos de insetos imaturos que se alimentam de madeira. Os meios de cultura utilizados para isolamento e cultivo (sólidos e líquidos) foram confeccionados com hidrolisado hemicelulósico do bagaço da cana-de-açúcar, obtido por hidrólise ácida. Os microrganismos isolados foram selecionados com base em suas características de utilização das pentoses xilose (majoritária na hemicelulose) e arabinose, visando o melhor aproveitamento da biomassa lignocelulósica. Foram isoladas 237 colônias de microrganismos unicelulares, em meio seletivo. Destas, 231 colônias foram submetidas aos ensaios de assimilação de açúcares, entre as quais 125 foram capazes de crescer utilizando hidrolisado hemicelulósico, xilose ou arabinose como fonte de carbono. Destacaram-se, quanto ao crescimento em tamanho, 57 colônias que foram selecionadas e tiveram a região ITS1 – 5.8S rDNA sequenciada. Após seleção para acúmulo em biomassa, uma levedura sequenciada foi escolhida e investigada, através de métodos de superfície de resposta para otimização da produção de biomassa microbiana a partir do hidrolisado hemicelulósico. As cepas sequenciadas formaram 05 grupos distintos na árvore filogenética e tiveram alta similaridade com Meyerozyma caribbica, Meyerozyma guilliermondi, Trichosporon micotoxinivorans, Trichosporon loubieri, Pichia kudriavzevii, Candida lignohabitants e Candida etanolica. Uma cepa com 99% de similaridade com Meyerozyma caribbica, isolada a partir de fezes de bovinos, acumulou 14,21g/L de biomassa em 72h, em cultivo tipo batelada simples (utilizando fermentador instrumentado), sendo capaz de tolerar até 90% de hidrolisado hemicelulósico com acúmulo de biomassa seca em torno de 12,43g/L, (Qx = 0,44g/L-1h-1), após 27 horas de cultivo, em experimentos com frascos cônicos. Esta levedura produziu 14,8g/L de xilitol (Qxilt=0,55 g/L-1h-1) em 27 horas de cultivo.