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Produção de celulases a partir de resíduo da casca de acerola visando à produção de etanol celulósico
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-11-30) Silva, Maria Carolina Neves; Rios, Nathalia Saraiva; Rocha, Juliene da Câmara; https://orcid.org/0000-0002-1609-0325; http://lattes.cnpq.br/4060616632489375; Santos, Everaldo Silvino dos; https://orcid.org/0000-0001-7384-1140; http://lattes.cnpq.br/4330639792072559; Padilha, Liana Franco; https://orcid.org/0000-0001-8999-3616; http://lattes.cnpq.br/8522913274131390
O Brasil é um dos maiores produtores de resíduo agrícola do mundo, sendo um deles o resíduo da acerola. Esse resíduo é formado principalmente por polissacarídeos (celulose e hemicelulose) e por macromoléculas aromáticas (lignina) tornando-o uma matéria-prima útil para microrganismos produtores de celulase e hemicelulase e, por consequência, um ótimo substrato para a produção de etanol de segunda geração. O presente estudo avaliou o potencial do resíduo da acerola, que foi submetido a um pré-tratamento com ácido sulfúrico 1% (v/), na produção de enzimas celulolíticas a partir de um cultivo de fermentação em estado sólido (FES), utilizando o microrganismo Trichoderma reesei, e o emprego do extrato enzimático na produção do etanol 2G a partir de um bioprocesso consolidado. A caracterização físico-química do resíduo foi realizada antes e após o pré-tratamento, através da determinação da umidade, extraíveis, cinzas totais e teores de celulose, hemicelulose e lignina. Enqunato a caracterização do extrato enzimático foi efetuada através da determinação da temperatura ótima, do melhor tampão para a extração e da estabilidade térmica. A atividade enzimática do extrato enzimático foi determinada por ensaios de atividade enzimática usando os substratos papel de filtro (FPase) e Carboximetilcelulose (CMCase). O pré-tratamento ácido resultou numa diminuição de mais de 90% na quantidade hemicelulose e uma diminuição de quase 15% no teor de lignina na amostra após o pré-tratamento com ácido. Foram encontradas atividades de 3,84 UCMC/g para CMCase e de 3,29 UFP/g para FPase no cultivo de 24 horas utilizando o tampão citrato de sódio (50 mM, pH 4,8) com solvente de extração, em condições otimizadas. A produção do etanol lignocelulósico foi inibida, mas foram encontrados quantidade 8,26g/L de glicose ao final do processo. O resultado obtido no estudo mostra que o bagaço de acerola é um substrato viável para obtenção de celulases e açúcares fermentescíveis e esta pesquisa contribui para a exploração de uma utilização alternativa dos resíduos da acerola.
Produção de enzimas celulolíticas e etanol celulósico a partir do resíduo de acerola
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2020-11-03) Ferreira, Camilla Ruama Rosa; Santos, Everaldo Silvino dos; Rocha, Juliene da Câmara; Santos, Magna Angelica dos
Nos processos tecnológicos, os resíduos de biomassa tornaram-se grande aliados à nova tecnologia verde e têm contribuído com a produção do bioetanol. O etanol é obtido a partir da fermentação alcoólica, via microrganismo, este se alimenta das moléculas de glicose. Na obtenção de etanol a partir de lignocelulósicos, a glicose é adquirida a partir da clivagem por enzimas celulolíticas (celulases) do polímero de celulose, o qual é constituinte de diversos vegetais, entre eles a acerola. Os resíduos agroindustriais têm como constituintes, majoritariamente, a celulose, hemicelulose e a lignina. O mesmo ocorre para a acerola, a qual tem em sua composição celulose, tornando-a como matéria-prima para microrganismos produtores de celulase. A partir da caracterização físico-química, realizou-se a produção de celulases por fermentação em estado sólido do resíduo agroindustrial utilizando o microrganismo Trichoderma reesei, avaliando-se ao longo do tempo de cultivo o pH, a concentração de açúcares redutores e a concentração das enzimas FPase, CMCase e xilanase. Realizou-se o pré-tratamento no intuito de facilitar o acesso à celulose através das enzimas sintetizadas pelo microrganismo (T. reesei). Após o pré-tratamento do resíduo com peróxido de hidrogênio e peróxido de hidrogênio alcalino, foi realizada a hidrólise no resíduo pré-tratado. O extrato enzimático sintetizado na fermentação em estado sólido é utilizado na etapa da hidrólise para aumentar o rendimento do etanol na última etapa do processo, a fermentação alcoólica. Obteve-se valor de atividade enzimática de até 1,08 FPU/g. O resultado obtido no trabalho mostra que o bagaço de acerola é um substrato viável para obtenção de açúcares fermentescíveis e sua subsequente conversão em etanol. Os resultados de caracterização físico-químicas tais como dos açúcares redutores totais (ART), proteína, celulose e hemicelulose, os resultados das atividades enzimáticas de CMCase e Xilanase, como também as etapas de hidrólise e fermentação alcoólica, não foram possíveis de serem obtidos. Por motivo dos experimentos serem interrompidos devido a interdição no laboratório LEB e na universidade UFRN por causa da pandemia provocada pelo vírus SARS-CoV2, ou seja, pela doença COVID-19.
Produção, avaliação da estabilidade e aplicação de enzimas pectinolíticas de Aspergillus niger IOC 4003 utilizando resíduos de frutas tropicais como substrato
(2018-07-17) Rocha, Juliene da Câmara; Macedo, Gorete Ribeiro de; Sousa Júnior, Francisco Canindé de; ; ; ; Santos, Everaldo Silvino dos; ; Santos, Sharline Florentino de Melo;
Nas últimas décadas, a demanda por enzimas microbianas para aplicações biotecnológicas tem crescido significativamente. As enzimas pectinolíticas, responsáveis por clivar tanto a pectina como outros polissacarídeos pécticos em resíduos de ácido galacturônico, apresentam aplicação em diversos setores como processamento de suco de frutas e vinhos, recuperação de óleos essenciais, extração de óleos vegetais, além das indústrias têxtil, e de papel e de celulose. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar produção, estabilidade e aplicação de enzimas pectinolíticas pela linhagem de Aspergillus niger IOC 4003 utilizando resíduos de acerola e cajá como substrato da fermentação em estado sólido (FES). Inicialmente, os resíduos de acerola e cajá, lavados e não lavados, foram submetidos à secagem e tiveram determinados sua composição química e físico-química. A porcentagem de pectato de cálcio, indicador de pectina, encontrado nos resíduos foi de 3,46 ± 0,11%; 2,94 ± 0,18%; 5,85 ± 0,01% e 5,34 ± 0,23% para a acerola não lavada, acerola lavada, cajá não lavado e cajá lavado, respectivamente. Em seguida, avaliou-se o potencial destes substratos como indutores para a produção de enzimas pectinolíticas por FES durante 240 h com pH inicial de 4,5; umidade em 40% e concentração de esporos em 1 x 107 esporos/mL. Na etapa de fermentação, destaca-se a produção de poligalacturonase usando o resíduo de cajá lavado que atingiu a concentração enzimática de 38,22 ± 0,63 U/g em 72 h de cultivo. Em seguida, estudou-se a otimização de extração das enzimas e observou-se que a melhor condição ocorreu usando o tempo de contato de 30 minutos e o tampão acetato na concentração de 50 mM e pH 5,4. Na etapa posterior, avaliou-se a estabilidade do complexo enzimático frente à temperatura e pH. As melhores condições de estabilidade da poligalacturonase ocorreram nas temperaturas de 30 e 40 °C, e entre os pHs 4 a 6 por até duas horas de incubação. Depois, utilizaram-se os extratos enzimáticos sintetizados por FES com Aspergillus niger IOC 4003 em resíduo de cajá lavado ou acerola não lavada no processo de clarificação do suco de cajá. Na etapa de clarificação, destacam-se os resultados: 40% de redução da turbidez, 50% da viscosidade, 30% de clareamento e 85% de aumento da capacidade antioxidante do suco de cajá. Dessa maneira, os resultados do presente trabalho demonstraram a viabilidade do uso de resíduos da indústria de polpas como substratos para produção de enzimas de interesse biotecnológico e sua aplicação na indústria de alimentos.
Production of rhamnolipids by pseudomonas aeruginosa AP029-GLVIIA and application on bioremediation and as a fungicide
(Oriental Scientific Publishing Company, 2020) Santos, Everaldo Silvino dos; Araújo, Jaciara S. de; Rocha, Juliene da Câmara; Oliveira Filho, Marcos Antonio; Ribeiro, Vitor T.; Vasconcelos, Luan Tales Costa de Paiva; Araújo, Nathália K. de; Barros Neto, Eduardo Lins de
Rhamnolipids are biosurfactants synthesized by different species of microorganisms. In this study, the influence of carbon/nitrogen ratio (C/N) and percentage of inoculum onrhamnolipid production by Pseudomonas aeruginosa AP029-GLVIIA using glucose as substrate was evaluated. The critical micellar concentration (CMC) and surface tension were analyzed for the highest biosurfactant concentration, which presented values of 49.63 mg/L and 29.5 mN/m, respectively. Emulsification rates were determined for different solvents and showed the bioproduct’s ability to form stable emulsions for up to 90 days. The efficiency of the biosurfactant in removing petroleum present in the sand was 16.8%and the antimicrobial activity of the rhamnolipid against fungal species was determined, showing its potential to inhibit fungi of the species Candida tropicalis and Candida albicans
Rhamno lipids biosurfactants from pseudomonas aeruginosa - A Review
(Oriental Scientific Publishing Company, 2018-12) Santos, Everaldo Silvino dos; Araújo, Jaciara Silva de; Rocha, Juliene da Câmara; Oliveira Filho, Marcos Antonio; Matias, Stephanie Caroline Bivar; Oliveira Júnior, Sérgio Dantas de; Padilha, Carlos Eduardo de Araújo
Studies addressing for ecological compatible products have been increased along time, especially, on biosurfactant field. Biosurfactants are extracellular amphiphilic compound that are mainly produced by microorganisms and are classified into five main groups, including the glycolipids one. Rhamnolipids are included in the latter and are anionic biosurfactants produced predominantly by Pseudomonas aeruginosabeing classified as mono- and di-rhamnolipids. In addition, their production may occur from different carbon sources, which may be obtained from renewable and low-cost residue. Therefore, it is possible to reduce the rhamnolipids production cost, since this has been the main bottleneck for replacing the chemical surfactants. In addition, to meeting a bona fideindustrial application some limitations such as low productivity as well as recovery and/or purification that represent from 60 to 80% of total production cost should be improved. Therefore, this review covers different ways for producing rhamnolipids covering their application in many fields such as pharmaceutical, agricultural, petrochemical and so on; demonstrating the versatility of these biological compounds
Uso de cloreto de colina no pré-tratamento da fibra de coco verde visando à produção de etanol 2G e a valorização da lignina como agente coagulante
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-12-19) Rocha, Juliene da Câmara; Santos, Everaldo Silvino dos; Padilha, Carlos Eduardo de Araújo; https://orcid.org/0000-0002-9532-3026; http://lattes.cnpq.br/1186888955341616; https://orcid.org/0000-0001-7384-1140; http://lattes.cnpq.br/4330639792072559; http://lattes.cnpq.br/4060616632489375; Sousa Júnior, Francisco Canindé de; Rios, Nathalia Saraiva; Santos, Sharline Florentino de Melo; Oliveira Júnior, Sérgio Dantas de
O aproveitamento dos resíduos de coco verde em produtos de valor agregado é um dos meios de aumentar o custo-benefício das empresas de coco, bem como reduzir a dependência das fontes não renováveis de energia. Este estudo submeteu a fibra de coco verde (GCF) ao pré-tratamento usando cloreto de colina ([Cho][Cl]) em meio acidificado com ácido sulfúrico diluído para enriquecer a fração sólida de celulose e a fração líquida de lignina. Buscou-se avaliar os efeitos dos pré-tratamentos na hidrólise enzimática (20FPU/g) e na fermentação simultânea (SSF) e na fermentação semi-simultânea (SSSF). O pré-tratamento foi realizado em autoclave (1 atm, 121 °C) na ausência ou na presença de ácido sulfúrico (1,0%, m/m), sob diferentes concentrações de [Cho][Cl] (50% e 75 %, m/m) e tempos de incubação (25 e 50 min) em autoclave. Além disso, examinou-se a remoção de lignina da fração líquida para aplicação como agente coagulante em água contaminada por óleo. Os resultados mostraram que o pré-tratamento com [Cho][Cl] à concentração de 75% (m/m), em tempo reacional de 50 min, em meio acidificado com ácido sulfúrico 1% (m/m), (C75/50m/H), como melhor pré-tratamento para incrementar a conversão da celulose em glicose; alcançando 22,61 g/L de açúcar livre. A SSFS apresentou a melhor eficiência de 32,43% (23,2 g/L de concentração alcoólica) e uma produtividade de 0,483 g/L.h para a condição de 20% de carga de sólido na obtenção de etanol 2G. Além disso, recuperaram-se 82,6% de lignina da fração líquida desse mesmo pré-tratamento onde a aplicação da lignina no tratamento de água contaminada com óleo alcançou remoção de 99% de óleo da fase aquosa. Portanto, a GCF pré-tratada com [Cho][Cl] apresenta potencial para produção de etanol 2G. Além disso, o aproveitamento da lignina gera um adsorvente com potencial para ser usado em diferentes processos, inclusive na indústria de petróleo.
Yellow mombin pulp residue valorization for pectinases production by Aspergillus niger IOC 4003 and its application in juice clarification
(Elsevier, 2020-11) Santos, Everaldo Silvino dos; Rocha, Juliene da Câmara; Araújo, Jaciara da Silva; Paiva, Wilza Kimilly Vital de; Ribeiro, Ellane Sabryna Sena; Padilha, Carlos Eduardo de Araújo; Assis, Cristiane Fernandes de; Macêdo, Gorete Ribeiro de; Sousa Júnior, Francisco Canindé de
Pectinases are enzymes responsible for cleaving pectin and other pectic polysaccharides in galacturonic acid monomers. They are widely applied in industrial sectors. In this context, the present study evaluated polygalacturonase (PG), pectin lyase (PMGL) and FPase production by Aspergillus niger IOC 4003 in solid-state fermentation using yellow mombin pulp residue as substrate. Three parameters were investigated for extraction of PG such as temperature, pH stability and ionic strength. The action of PG was assessed under different states of temperature and pH as well in yellow mombin juice clarification. The antibacterial activity of yellow mombin juice was additionally evaluated. Results revealed that the highest yield of PG produced (38.22 ± 0.63 U/g) was achieved at 72 h fermentation using washed yellow mombin pulp residue. Characterization studies indicated stability of PG for 2 h at 30 and 40 °C with pHs between 4 and 6. The PG applied in the yellow mombin was able to reduce turbidity by 41% and viscosity by 52%. Also, it was able to increase color by 36% and antioxidant capacity by 39%. Finally, the yellow mombin juice exhibited antibacterial activity against Staphylococcus aureus, Enterococcus faecalis, Escherichia coli and Klebsiella pneumoniae. Hence, this study demonstrated the feasibility of using tropical fruit residues from industries for pectinases synthesis and showed their application in the food industry

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