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dc.contributor.authorKatayama, Eric Takashi
dc.date.accessioned2022-10-14T08:31:19Z
dc.date.available2022-10-14T08:31:19Z
dc.date.issued2021-10-21
dc.identifier.citationKATAYAMA, Eric Takashi. Produção de coquetel enzimático rico em endoglucanase termoestável em biorreator de leito empacotado e sua aplicação na obtenção de nanocelulose. 2021. Tese (Doutorado em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2021. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/16863.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/16863
dc.description.abstractNanocellulose is a bioproduct with high added value obtained through the conversion of lignocellulosic biomass. Due to characteristics such as high aspect ratio, low toxicity, thermal stability and high crystallinity, nanocellulose has several applications. Obtaining nanocellulose through the enzymatic route stands out for being an environmentally friendly method, however studies are necessary to improve the efficiency of this process. In this sense, the use of an enzymatic cocktail with thermostable properties can be an interesting strategy for obtaining nanocellulose. In this work, the objective was to use the packaged bed bioreactor for the production of thermostable enzymatic cocktail and apply the enzymes to obtain nanocellulose. To obtain this cocktail, the thermophilic fungus M. thermophila was cultivated by fermentation in solid state on a small scale using full factorial design varying the bagasse mass, soybean meal fraction and moisture. The selected cultivation conditions were replicated in a multilayer-packaged bed bioreactor. The enzymes were then used to hydrolyze cellulose pulp at temperatures of 50, 60 and 70 °C and convert the substrate into nanocellulose. The enzymatic extracts of the fungus M. thermophila obtained both on a small scale and in bioreactor showed the activities of endoglucanase around 200 U/g-substrate. The hydrolysis of the pulp performed at 60 °C showed better results, converting 60% of the cellulose, with yield of 16.2% of nanocellulose with 96 hours of hydrolysis. The nanomaterials obtained presented crystalline index of 77.4%. By FTIR it was possible to verify that the chemical compositions of the nanomaterials obtained were nanocellulose. On set temperatures were 152 to 194 °C. Atomic force microscopy showed that the obtained nanocrystals had an average length of 157 nm and an aspect ratio ranging from 1.1 to 10.0. Although the yield of nanocellulose is still lower when compared to that of acid hydrolysis, advances in enzymatic hydrolysis can still be obtained, investigating other possible enzymes that degrade lignocellulosic biomass, such as oxidative enzymes.eng
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)por
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)por
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)por
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectNanocelulosepor
dc.subjectEndoglucanasepor
dc.subjectHidrólise enzimáticapor
dc.subjectFermentação em estado-sólidopor
dc.subjectBiorreator de leito empacotadopor
dc.subjectNanocelluloseeng
dc.subjectEnzymatic hydrolysiseng
dc.subjectSolid-state fermentationeng
dc.subjectPacked-bed bioreactoreng
dc.titleProdução de coquetel enzimático rico em endoglucanase termoestável em biorreator de leito empacotado e sua aplicação na obtenção de nanocelulosepor
dc.title.alternativeProduction of enzymatic cocktail rich with thermostable endoglucanase in packed bed bioreactor and its application in obtention of nanocelluloseeng
dc.typeTesepor
dc.contributor.advisor1Farinas, Cristiane Sanchez
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9933650905615452por
dc.contributor.advisor-co1Casciatori, Fernanda Perpétua
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1269950652196294por
dc.description.resumoNanocelulose é um bioproduto com alto valor agregado obtido através da conversão da biomassa lignocelulósica. Devido a características como alta razão de aspecto, baixa toxicidade, estabilidade térmica e alta cristalinidade, a nanocelulose tem diversas aplicações. A obtenção de nanocelulose pela rota enzimática se destaca por ser um método ambientalmente amigável, porém ainda são necessários estudos para melhorar a eficiência desse e torna-la economicamente viável. Nesse sentido, a utilização de um coquetel enzimático com propriedades termoestáveis pode ser uma estratégia interessante para a obtenção de nanocelulose. Neste trabalho, utilizou-se um o biorreator de leito empacotado para a produção de coquetel enzimático termoestável e posterior aplicação na obtenção de nanocelulose. Para se obter esse coquetel, o fungo termofílico M. thermophila foi cultivado por fermentação em estado sólido em pequena escala utilizando como ferramenta o planejamento fatorial completo variando a massa de bagaço, a fração de farelo de soja e umidade. As condições de cultivo selecionadas foram replicadas em um biorreator de leito empacotado em multicamadas. O coquetel enzimático foi utilizado para hidrolisar polpa de celulose nas temperaturas de 50, 60 e 70 °C, e converter o substrato em nanocelulose. Os extratos enzimáticos do fungo M. thermophila obtidos tanto em pequena escala quanto em biorreator apresentaram atividades de endoglucanase em torno de 200 U/g-substrato. A hidrólise da polpa de celulose realizada a 60 °C por 96 horas apresentou melhores resultados, convertendo 60% da celulose, com rendimento de 16,2% de nanocelulose. Os nanomateriais obtidos apresentaram índice de cristalinidade de 77,4%. Pelo método de espectroscopia por FTIR foi possível verificar que as composições químicas dos nanomateriais obtidos eram de nanocelulose. As temperaturas “on set” apresentaram valores entre 152 a 194 °C. A microscopia de força atômica mostrou que foram obtidos nanocristais com comprimento médio de 157 nm e uma razão de aspecto que variou de 1,1 a 10,0. Apesar do rendimento de nanocelulose ainda ser inferior se comparado ao da hidrólise ácida, ainda podem ser obtidos avanços na hidrólise enzimática, investigando-se outras possíveis enzimas que degradam a biomassa lignocelulósica, como as enzimas oxidativas.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Química - PPGEQpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICApor
dc.description.sponsorshipIdFAPESP, grants #2019/25261–8, #2016/10636–8, #2018/00996–2, and #2018/10899–4por
dc.description.sponsorshipIdCNPq, grant #30786/2018–2por
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/6107424631716712por


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