Produção biotecnológica de xilitol a partir da mistura de bagaço e palha de cana-de-açúcar com aproveitamento do melaço: Otimização das condições de cultivo e engenharia da via metabólica (2019)
- Authors:
- Autor USP: PEREZ, ANDRES FELIPE HERNANDEZ - EEL
- Unidade: EEL
- Sigla do Departamento: LOT
- Subjects: PALHAS; CANA-DE-AÇÚCAR; SACAROSE; MELAÇO
- Keywords: Bagaço de cana-de-açúcar; Melaço de cana-de-açúcar; Palha de cana-de-açúcar; Sacarose; Sugarcane bagasse; Sugarcane molasses; Sugarcane straw; Xilitol; Xylitol. Sucrose
- Language: Português
- Abstract: A sustentabilidade da economia baseada em biomassa vegetal é dependente do desenvolvimento de biorrefinarias para obtenção de bioenergia e químicos de alto valor agregado, a exemplo do xilitol que apresenta um mercado crescente e diversas aplicações industriais. A viabilidade do bioprocesso para obtenção deste poliol, baseado na bioconversão da xilose proveniente da fração hemicelulósica da biomassa, depende de sua integração em uma biorrefinaria, de forma a se tornar uma alternativa rentável e sustentável ao método químico comercial. Neste contexto, este projeto visou contribuir para o desenvolvimento de uma rota biotecnológica de produção de xilitol a partir do aproveitamento de subprodutos da agroindústria da cana-de-açúcar (bagaço, palha e melaço), com vistas a sua integração no setor sucroalcooleiro no contexto de biorrefinaria. Resultados de pesquisa recente revelaram o efeito benéfico da sacarose na bioprodução de xilitol em hidrolisado hemicelulósico de palha de cana, o que impulsionou a continuidade das investigações nesta temática. Portanto, este projeto teve como foco principal a melhoria da bioprodução de xilitol por Candida tropicalis pelo aumento concomitante nos valores de fator de conversão de xilose em xilitol (YP/S) e produtividade volumétrica (QP), a partir do estudo de condições de cultivo e estratégias de engenharia da via metabólica. Em uma primeira etapa, verificou-se o potencial da mistura do bagaço e palha de cana como matéria-prima nestebioprocesso, em função à alta proporção de xilose (33,87%) em relação aos outros carboidratos constituintes. As etapas de hidrólise ácida diluída, concentração à vácuo e destoxificação resultaram em hidrolisado hemicelulósico com elevada proporção de xilose (77,76%) em comparação com os outros monossacarídeos, e com compostos potencialmente tóxicos em concentrações menores às já reportadas como inibitórias. Na segunda etapa, constatou-se que a sacarose suplementada ao meio de fermentação teve efeito benéfico como co-substrato na produção de xilitol em escala de biorreator de bancada, em função de sua concentração e da disponibilidade de oxigênio (em termos de coeficiente volumétrico de transferência de oxigênio - KLa). A utilização de condições dentro da faixa de otimização destes fatores (sacarose 0,9 gL-1 e KLa 6,5 h-1) resultou em valores máximos de YP/S (0,86 gg-1) e QP (0,54 gL-1h-1), os quais foram 30 e 39% maiores aos obtidos no mesmo KLa e sem adição de sacarose. A avaliação do melaço de cana (concentração de sacarose ajustada a 20 gL-1) como única suplementação nutricional do hidrolisado em escala de frascos agitados demonstrou melhoria na bioprodução de xilitol, em termos de consumo de xilose, YP/S e QP, em comparação com a formulação convencional do meio. Na terceira etapa, as estratégias implementadas para o desenvolvimento de uma cepa de C. tropicalis com auxotrofia a uridina e a super expressão dos genes que codificam para a xilose redutase e glucose-6-fosfatodesidrogenase tiveram resultados não satisfatórios. Os resultados obtidos no presente estudo contribuem com embasamento científico para o desenvolvimento de uma tecnologia de bioprodução de xilitol alternativa ao processo químico comercial, e com potencial de ser integrada em uma biorrefinaria de cana-de-açúcar, a partir do aproveitamento de três subprodutos deste setor
- Imprenta:
- Data da defesa: 07.10.2019
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ABNT
PEREZ, Andres Felipe Hernandez. Produção biotecnológica de xilitol a partir da mistura de bagaço e palha de cana-de-açúcar com aproveitamento do melaço: Otimização das condições de cultivo e engenharia da via metabólica. 2019. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, Lorena, 2019. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/97/97132/tde-29012020-153201/. Acesso em: 09 out. 2024. -
APA
Perez, A. F. H. (2019). Produção biotecnológica de xilitol a partir da mistura de bagaço e palha de cana-de-açúcar com aproveitamento do melaço: Otimização das condições de cultivo e engenharia da via metabólica (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, Lorena. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/97/97132/tde-29012020-153201/ -
NLM
Perez AFH. Produção biotecnológica de xilitol a partir da mistura de bagaço e palha de cana-de-açúcar com aproveitamento do melaço: Otimização das condições de cultivo e engenharia da via metabólica [Internet]. 2019 ;[citado 2024 out. 09 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/97/97132/tde-29012020-153201/ -
Vancouver
Perez AFH. Produção biotecnológica de xilitol a partir da mistura de bagaço e palha de cana-de-açúcar com aproveitamento do melaço: Otimização das condições de cultivo e engenharia da via metabólica [Internet]. 2019 ;[citado 2024 out. 09 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/97/97132/tde-29012020-153201/ - Aproveitamento da fração hemicelulósica da plaha de cana-de-açúcar como matéria-prima na produção biotecnológica de xilitol: Estudo da atuação de co-substratos e permeabilizante de membrana celular
- Sugarcane Syrup Improves Xylitol Bioproduction from Sugarcane Bagasse and Straw Hemicellulosic Hydrolysate
- Xylitol and ethanol co-production from sugarcane bagasse and straw hemicellulosic hydrolysate supplemented with molasses
- Use of dry yeast biomass as a new approach for detoxification of hemicellulosic hydrolysates aiming to xylitol production
- Xylitol bioproduction: state-of-the-art, industrial paradigm shift, and opportunities for integrated biorefineries
- Potential use of the dried biomass of Candida guilliermondii FTI20037 in the context of a sugarcane biorefinery
- Traditional bioeconomy versus modern technology-based bioeconomy
- Biotechnological production of sweeteners
- Yeast biomass as biotechnological strategy for detoxification of hemicellulosic hydrolysate of sugarcane byproducts for xylitol production
- Biofuel Production from Sugarcane in Brazil
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