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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.