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dc.contributor.authorBaldez, Thaís Oliveira
dc.date.accessioned2018-05-21T14:36:19Z
dc.date.available2018-05-21T14:36:19Z
dc.date.issued2018-03-15
dc.identifier.citationBALDEZ, Thaís Oliveira. Estudo cinético da hidrólise de xilooligômeros por xilanases e beta-xilosidase na forma livre e imobilizada. 2018. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2018. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/10079.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/10079
dc.description.abstractThis work aims to contribute to the development of the ethanol production process from xylooligomers (XO) extracted from sugarcane bagasse hemicellulose through the hydrolysis of XO to xylose, xylose isomerization catalyzed by xyloseisomerase (XI) and fermentation of the isomer to ethanol by Sacharomyces cerevisiae (Sc). All reactions will occur within a biocatalyst where the enzymes, previously immobilized covalently in other carriers, will be co-immobilized with the yeast in calcium alginate. The efficiency of this process for the production of ethanol has already been demonstrated by DEQ/UFSCar researchers, with an patent application request. The focus of this work is on the hydrolysis stage of XO to xylose, by the actions of endo / exoxylanases, β-xylosidase and auxiliary enzymes (Xyl). The objective of this work was to study different enzymatic cocktails in order to select and characterize the most suitable for the complete hydrolysis of xylooligomers/xylan in xylose. To facilitate this search, it was also necessary to develop a substrate that would allow efficient study of the action of endoxylanases. A xylan with the same commercial performance was then produced and extracted from the bleached eucalyptus pulp (holocellulose). The kinetic study was caried with the enzymes: Multifect A03139 (XAS-2) and Accellerase A03304 (XAS-3), two commercial complexes containing xylanases, auxiliary enzymes and β-xylosidase; a recombinant endo-xylanase from Bacillus subtilis (Verdartis) (XAS-1) and a recombinant in-house produced β-xylosidase (XAS-4). The latter two were also studied in the immobilized form XASI-1 and XASPI-4. The influence of enzyme concentration, temperature, pH and substrate concentration on xylan hydrolysis were evaluated. In addition, the thermal stability of each enzyme was assessed at temperatures of 32 (SHIF process) and 50 ° C. Kinetic models were fitted with initial velocity profiles data to estimate the kinetic parameters of the reactions. The inhibition effect caused by xylose and xylose / xylulose concentrations combined in β-xylosidases was also evaluated. For β-xylosidase (XASPI-4), it was possible to adjust a competitive inhibition model with two inhibitors. The long-term enzymatic hydrolysis assays were carried out with all the enzymes isolated and some combined, to evaluate the production profile of xylooligosaccharides, both at 50 ºC and 32 ºC. The hydrolysis with XAS-1 and XASP-4 combined obtained promising results, since it is possible to observe an increase of the conversion profile and the xylose production after 48 h of reaction. Tests were also carried out at 32ºC with liquors obtained from hydrothermal and alkaline pre-treatments of sugarcane bagasse. The obtained results allow a greater comprehension of each enzymes characteristics, assisting the preparation of an efficient enzymes cocktail to completely convert xylan to xylose.eng
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)por
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rights.uriAcesso restritopor
dc.subjectXilanapor
dc.subjectXilanasespor
dc.subjectβ-xilosidasespor
dc.subjectEstudo cinéticopor
dc.subjectHidrólise enzimáticapor
dc.subjectXylaneng
dc.subjectXylanaseseng
dc.subjectβ-xylosidaseseng
dc.subjectKinetic studyeng
dc.subjectEnzymatic hydrolysiseng
dc.titleEstudo cinético da hidrólise de xilooligômeros por xilanases e beta-xilosidase na forma livre e imobilizadapor
dc.title.alternativeKinetic study the hydrolysis of xyloligomers by xylanases and beta-xylosidase in the free and immobilized formeng
dc.typeDissertaçãopor
dc.contributor.advisor1Giordano, Raquel de Lima Camargo
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9695542424889786por
dc.description.resumoEste trabalho visa a contribuir para o desenvolvimento do processo de produção de etanol a partir de xilooligômeros (XO) extraídos de hemicelulose de bagaço de cana de açúcar, através da hidrólise dos xilooligômeros a xilose, isomerização desta a xilulose, catalisada por xiloseisomerase (XI) e fermentação do isômero a etanol, por Sacharomyces cerevisiae (Sc). Todas as reações ocorrerão dentro de um biocatalizador onde as enzimas, previamente imobilizadas covalentemente em outros suportes, estarão co-imobilizadas com a levedura em alginato de cálcio. A eficiência desse processo para produção de etanol já foi demonstrada por pesquisadores do DEQ/UFSCar, estando com depósito de pedido de patente efetuado. O foco deste trabalho está voltado para a etapa de hidrólise dos xilooligômeros a xilose, pelas ações de endo/exoxilanases, β-xilosidase e enzimas auxiliares (Xil). O objetivo deste trabalho foi estudar diferentes coquetéis enzimáticos visando selecionar e caracterizar o mais adequado para a hidrólise completa de xilooligômeros/xilana em xilose. Para facilitar esta busca, foi necessário também desenvolver um substrato que permitisse estudo eficiente da ação de endoxilanases. Produziu-se então uma xilana com a mesma performance da comercial, extraída da polpa de eucalipto branqueada (holocelulose). Foi realizado o estudo cinético das enzimas: Multifect A03139 (XAS-2) e Accellerase A03304 (XAS-3), dois complexos comerciais contendo xilanases, enzimas auxiliares e β-xilosidases; uma endo-xilanase recombinante de Bacillus subtilis (Verdartis) (XAS-1) e uma β-xilosidase produzida in house recombinante (XAS-4). As duas últimas também foram estudadas na forma imobilizada XASI-1 e XASPI-4. Foram avaliadas a influência da concentração enzimática, temperatura, pH e concentração do substrato na hidrólise de xilana. Além disso, foi investigada a estabilidade térmica de cada enzima nas temperaturas de 32 (processo SHIF) e 50 ºC. Os modelos cinéticos foram ajustados aos perfis de velocidade inicial experimental, para se estimarem os parâmetros cinéticos das reações. Foi também avaliado o efeito de inibição causado pelas concentrações de xilose e de xilose/xilulose combinados em β-xilosidases. Para β-xilosidase (XASPI-4), foi possível ajustar um modelo de inibição competitiva com dois inibidores. Os ensaios de hidrólise enzimática de longa duração foram realizados com todas as enzimas isoladas e algumas combinadas, com o objetivo de avaliar o perfil de produção de xilooligossacarídeos, tanto a 50 ºC quanto a 32 ºC. A hidrólise com XAS-1 e XASP-4 juntas obteve resultados promissores, uma vez que é possível observar o aumento do perfil de conversão e a produção de xilose após 48 h de reação. Também foram realizados ensaios a 32ºC com os licores obtidos a partir de pré-tratamentos hidrotérmico e alcalino do bagaço de cana-de-açúcar. Os resultados obtidos permitem um maior conhecimento das características de cada enzima facilitando a preparação de um coquetel eficiente de enzimas para converter completamente xilana em xilose.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Química - PPGEQpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICApor
dc.ufscar.embargo12 meses após a data da defesapor
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/1122079311753828por


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