Celulases

CELULASESCELULASES

Mayara VieraMayara VieraMauren SilveiraMauren Silveira

CELULASESCELULASES

CLASSIFICAÇÃOCLASSIFICAÇÃO

LIGNINA

CELULOSECELULOSE

CELULOSECELULOSE(Grama e palha: xilanoMenor p.m. que celuloseCadeias laterais: pentoses e hexoses)

LIGNINALIGNINAHeteropolímero amorfo

constituído por 3 unidades diferentes de fenilpropano mantidas juntas por diferentes tipos de ligações.

ENDOCLUCANASEENDOCLUCANASE

EXOGLUCANASE(celobiohidrolEXOGLUCANASE(celobiohidrolase)ase)

CELOBIOSECELOBIOSE

BETA-GLUCOSIDASEBETA-GLUCOSIDASE

SINERGISMOSINERGISMO

INDUTORESINDUTORES

Oligossacarídeos de celobioseSoforose (Dissacarídeo-

Transglicolisação de b-glicosidase)

CeluloseLactose (???- hidrólise

extracelular-fonte econômica)

INIBIDORESINIBIDORESCelobiose (> 10 mM)Endoglucanase (> 100 mM)Glucose (> 100 mM)Xilose, Maltose, Galactose,

Frutose, Rneliobiose (reprimem 1,3 glucosidase)

A INIBIÇÃO PODE SER DIMINUÍDA POR BATELADA ALIMENTADA

Trichoderma ressei Trichoderma ressei Rut Rut C30C30

Conídios: até celobioseConídios: até celobioseHifas: terminaHifas: termina

ORIGEM ORIGEM T. reesei

FERMENTAÇÃOFERMENTAÇÃO

ATIVIDADE ENZIMÁTICAATIVIDADE ENZIMÁTICA Métodos para se determinar a atividade

enzimática de enzimas (não medem diretamente a quantidade):

(1)redução da viscosidade de uma solução de um derivado de celulase;

(2) produção de açúcar redutor a partir de um derivado de celulase solúvel;

(3) produção de açúcares redutores ou perda de peso resíduo sólido a partir de celulase;

(4) libertação de corante a partir de uma celulase tingida

FES: U.g -1

FSM: U. mL -1

UI: Quantidade de enzima que liberou 1 micromol de açúcar redutor por minuto.

ATIVIDADE ENZIMÁTICAATIVIDADE ENZIMÁTICA

FPU / g de biomassa = relação entre o crescimento de fungos e produção da enzima.

FPU / g de proteína = eficiência da expressão da enzima.

FPUFPUMede a capacidade de uma

preparação enzimática para hidrolisar 1 papel de filtro Whatman listra (1 x 6 cm, aprox. Mg 50) em açúcares redutores.

1 mg de proteína total representa 0.54-0.57 atividades FPU

FPU X UIFPU X UI

SUBSTRATOSSUBSTRATOS20-60% DE CELULOSEGrão de cervejariaSorgoPalha de trigoSacarinaMadeiras duras e maciasGramíneasFarelo de soja

SISTEMA DE PRODUÇÃOSISTEMA DE PRODUÇÃO

PRÉ TRATAMENTOPRÉ TRATAMENTOAlcalino (explosão de vapor)

provocando deslignificação

INÓCULOINÓCULO1-10% do volume do meioMICELIAL Vantagem: crescimento rápido Desvantagem: controle preciso

ESPOROS Vantagem: produção longe dos silos,

inóculo de FES e FS Desvantagem: crescimento mais lento

CULTURA MISTA (Com Aspergillus spp p.ex)

CONDIÇÕES DE CONDIÇÕES DE FERMENTAÇÃOFERMENTAÇÃO32-33 °C pH 3.5-4.0Tempo: 0-48hr crescimento do fungo 48-96 hr produção da enzimaFermentação em lotes: Rendimento: 10-20 FPU/ ml que

corresponde a 200-400 FPU/gProdutividade: 100-400 FPU/hr/lPara aumentar rendimento:

aumenta conc. Substrato mas o fluido fica viscoso

TEMPERATURA X pHTEMPERATURA X pH

FERMENTAÇÕES X FERMENTAÇÕES X SUBSTRATOSSUBSTRATOS

BG: b-glicosidase; H: processo em que só a hidrólise foi avaliada, sem a etapa de fermentação; SSF: sacarificação simultânea à fermentação; HSF: hidrólise separada da fermentação; SSCF: sacarificação simultânea à cofermentação

FERMENTAÇÃO FERMENTAÇÃO SUBMERSASUBMERSA

Alto rendimentoAlto custo de produçãoDificuldade em produzir um complexo

multienzimático ótimo para hidrolisar um substrato

Preferível para obter enzimas puras ou componentes de enzimas específicas porque seus preços compensam o método caro de produção

5-15% DE SUBSTRATORendimento: 200-400 FPU/gProdutividade: 100-400 FPU/h/l = 10-20

FPU/ml

FERMENTAÇÃO ESTADO FERMENTAÇÃO ESTADO SÓLIDOSÓLIDO

Para quando pode-se usar a enzima bruta para bioconversão ou enriquecimento do substrato natural (biocombustível, suplemento de ração animal)

Permite uso de mais variedades de substratosProdutividade volumétrica maior (0,33-o

substrato g ocupa o volume de 3 fermentações/ml)

20-40% DE MATÉRIA SECA (SUBSTRATO)Rendimento:100 FPU/gProdutividade: 200-800 FPU/h/l =33 FPU/ml

PURIFICAÇÃOPURIFICAÇÃO

FILTRO A VÁCUO OU DECANTADOR /CENTRÍFUGA

ULTRAFILTRAÇÃO DO SOBRENADANTE

EVAPORAÇÃO A VÁCUO

ESTABILIZANTE PARA GUARDAR EM LÍQUIDO: SORBITOL OU LACTOSE EM ALTA CONCENTRAÇÃO

ANTIBIÓTICOS

CUSTOSCUSTOSFES X FSMFES X FSM

FSM$ 160/m3 para 20 FPU / ml = $

8/106 FPU

FES$ 150/MT para 50 FPU / g = $

3/106 FPU

ConclusãoConclusãoProdução de celulases por microrganismo

depende do microrganismo e do meio de produção que imite melhor seu habitat e que seja de menor custo.

Indutores podem ser adicionados para otimizar a produção.

Esporos são melhores para o inóculo, pois requerem menos cuidados de crescimento e adaptação

O método de purificação depende da forma de armazenamento

Os custos de produção da FES são menores que da FSM, apesar de ser pouco utilizada.