This study evaluated the synergistic efficiency of crude enzymatic extracts (CEE) produced by fungal strains Aspergillus fumigatus SCBM6 (AFE) and Aspergillus niger SCBM1 (ANE) in the hydrolysis of alkali pretreated sugarcane bagasse (2% NaOH (w v −1), ∼100°C, 4 h and liquid-to-solid ratio of 25 (v w −1)). CEEs were produced by solid-state fermentation (SSF) and presented high concentration of β-glucosidase (AFE = 78.4 U g −1 and ANE = 43.02 U g −1), β-xylosidase (ANE = 78.0 U g −1) and xylanase (AFE = 1774.5 U g −1 and ANE = 3289.6 U g −1). A 2 4 full design of experiments was used to optimize the hydrolysis of pretreated bagasse as a function of time, temperature, amount of pretreated bagasse and AFE-to-ANE ratio. After hydrolysis optimization, the maximum concentration of total reducing sugars (TRS) was 21.68 g L −1. It was also noticed a significant production of xylose (135.59 mg) and arabinose (58.10 mg) per gram of hemicelluloses and a slight production of glucose (20.18 mg) per gram of cellulose. As fungi consortium were excellent producers of hemicellulases, it is suggested that they could be used for pentoses saccharification and production of ethanol via C-5 fermentation, xylitol, biopolymers, among other bioproducts.
É bastante clara a grande necessidade de se buscar um equilíbrio entre o uso dos recursos naturais e a verdadeira capacidade de suporte da natureza frente às intervenções humanas. Diante disso, esse trabalho tem como objetivo trabalhar com o conceito de Pegada Ecológica (PE) enquanto uma ferramenta de auxílio no planejamento e gestão ambiental de uma cidade de médio porte (600 mil habitantes), sendo assim possível observar as reais necessidades de racionalização das ações tanto individuais como coletivas dentro de uma cidade. Metodologicamente, buscou-se, através da PE, identificar e estabelecer indicadores de sustentabilidade capazes de minimizar impactos negativos que impactam diretamente não só os recursos naturais como também a própria população local. Fundamentalmente, foram usados alguns trabalhos já desenvolvidos em determinadas cidades bem como metas e diretrizes propostas em algumas cúpulas ambientais mundiais que estão direta ou indiretamente relacionadas com a PE. A partir dos itens escolhidos para o cálculo da PE, os impactos gerados pelas atividades humanas estão relacionados diretamente à poluição do ar, destacando-se a emissão de gás carbônico, ao consumo de alimentos e o consumo de carne bovina. Em síntese, os impactos evidenciados revelam a amplitude das conseqüências das atividades humanas. A abrangência a nível local, regional ou global dos impactos é demonstrada pela interdependência existente entre as regiões; com isso, o déficit ecológico do ecossistema urbano ressalta a dependência do município de outras regiões, e, principalmente dos recursos naturais situados fora das fronteiras do sistema local. Surge então a necessidade de mudanças na administração municipal, e as informações reveladas contribuem para os administradores públicos tomarem melhores decisões, contribuindo assim para o processo de planejamento e gestão ambiental no âmbito municipal.
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Agradeço primeiramente a Deus, seu filho Jesus Cristo e à Virgem Maria por terem me permitido chegar até aqui. Aos meus pais, que com toda dificuldade sempre apoiaram a mim e a meus irmãos nos estudos. Agradeço à minha orientadora Profª Drª Milla Alves Baffi pela paciência em me orientar e por acreditar na minha capacidade em realizar esse trabalho. Agradeço também ao Prof. Dr. Douglas Queiroz Santos que me incentivou a fazer a seleção para o Mestrado em Biocombustíveis. Ao Prof. Dr. Daniel Pasquini pelo auxílio durante a execução do trabalho. À Fundação de Amparo à Pesquisa do estado de Minas Gerais (FAPEMIG) pela concessão da bolsa e ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) pelo suporte financeiro. Um agradecimento especial a minha primeira orientadora Profª. Drª Celine de Melo que me ensinou a dar os primeiros passos na pesquisa, com trabalhos realizados na Ecologia. Aos colegas de laboratório que contribuíram direta e indiretamente com o trabalho. Em especial, à Mariana Alves Henrique e Bruna Lannes Bernardes pelo apoio na pesquisa. Agradeço às técnicas do Laboratório de Microbiologia Ambiental, Beatriz e Júlia pelo carinho e paciência. Agradeço também à Profª Drª. Vicelma Luiz Cardoso e Janaína Fischer que gentilmente cederam alguns equipamentos para a realização desse trabalho. À Josiani de Cássia Pereira, aluna de doutorado da UNESP de São José do Rio Preto pela contribuição na pesquisa. Um agradecimento especial aos amigos do curso técnico Adeon, Bruno, Silvano e em especial à Gabriela pelas conversas. Às minhas queridas amigas de graduação que tanto contribuíram para que eu chegasse aqui: M a Giselle Alves Bastos, M a Mariana Ribeiro Borges e M a Renata Ferreira de Resende. Aos amigos Drª Roseane Máximo Silva, Drª Lilian Mara Silva e Thiago Rende, companheiros de estudos há mais de 12 anos, com quem eu renovava minhas esperanças a cada reprovação no vestibular. Nunca desistimos e, por isso, temos tido grandes conquistas. Por último, quero aqui deixar meu muito obrigado à Eleusa Cristina de Brito por tudo que sempre fez e fará por mim. Uma irmã que Deus me deu a honra de conhecer. A todos você o meu carinho e agradecimento! "Nada é impossível para aquele que persiste." Alexandre, o Grande. RESUMO A hidrólise de resíduos lignocelulósicos utilizando enzimas microbianas tem sido alvo de pesquisas no Brasil e no mundo na busca de elevados rendimentos em açúcares fermentescíveis. Neste trabalho, avaliou-se a eficiência sinergística de extratos enzimáticos brutos produzidos por linhagens fúngicas das espécies Aspergillus fumigatus (SCBM6) e Aspergillus niger (SCBM1) na hidrólise do bagaço de cana-de-açúcar previamente submetido ao pré-tratamento alcalino. Os extratos enzimáticos produzidos por Fermentação em Estado Sólido (FES) apresentaram altas concentrações de três enzimas fundamentais no processo de sacarificação de biomassa lignocelulósica: β-glicosidase
The present study evaluated the production of lignocellulolytic cocktails by solid-state fermentation (SSF), using sugarcane bagasse and wheat bran as substrates and the fungal strains Aspergillus niger SCBM1 (Ni), Aspergillus fumigatus SCBM6 (Fu), Ganoderma lucidum 601 (Ga), Trametes versicolor 561 (Tr) and Pleurotus ostreatus PLO6 (Pl) in monocultures and/or in consortia. The crude extracts produced were evaluated in the hydrolysis of sugarcane bagasse pretreated by autohydrolysis (AH) and by autohydrolysis followed by alkaline pretreatment (NaOH) (AH-Soda). The enzymatic cocktails that presented the best yields in terms of fermentable sugars were selected and evaluated in new hydrolyses experiments with high loads of solids and with addition of the surfactant Triton X-100. At last, alcoholic fermentations of the hydrolysates containing the highest glucose concentrations were carried out. In the SSF performed with isolated strains, the fermentation that used A. niger SCBM1 as inoculum (Ni-F1 extract) was the most outstanding in the production of enzymes, with maximum activities for endoglicanae (82.70 U/g), exoglicanae (80.48 U/g), βxylosidase (145.01 U/g) and manganese peroxidase (3.38 U/g). For the SSF performed in co-culture of fungal strains, the extracts produced by consortia between Ni+Fu+Pl (F9), Ni+Tr+Pl (F6) and Ni+Ga+Pl (F10) presented the highest productions of cellulases and hemicellulases, mainly β-glucosidase (104.70, 171.09 and 106.10 U/g), β-xylosidase (89.72, 139.99 and 121.02 U/g) and xylanase (2582.38, 2267.96 and 1697.74 U/g), respectively. The crude cocktail produced from the consortium between Basidiomycetes (Tr+Ga+Pl) was the most efficient for laccase production (25.27 U/g). After the hydrolyses, the highest glucose concentrations were obtained in the hydrolysates of sugarcane bagasse pretreated by AH and AH-Soda using Ni extract (F1) with 10.78 and 10,32 g/L, Fu+Ga+Pl extract (F11) with 9.76 g/L (AH) and 10.60 g/L (AH-Soda) and Ni+Ga+Pl extract (F10) with 11.92 g/L in AH-Soda hydrolysate. For xylose, the highest release was obtained after F8 hydrolysis that used Ni+Fu+Tr extract in sugarcane bagasse pretreatment by AH (5.08 g/L). After alcoholic fermentation, 60.80 % (in relation to the theoretical maximum) of conversion was achieved in F1 (Ni hydrolysate), with a production of 3,20 g/L of ethanol and 58,15 % in F6 (3,08 g/L) of ethanol. In hydrolysis performed with high load of solids, the results obtained showed that the concentrations of total reducing sugars (TRS) increased from 15.54 to 44.84 g/L in Ni hydrolysate (F1), when the percentage of bagasse pretreatment by AH increased from 10 to 35 %. In the Ni+Tr+Pl (F6) hydrolysate, TRS concentration increased from 11.38 to 31.77 g/L under the same conditions. The addition of surfactant did not significantly influenced concentration of TRS in Ni hydrolysate (45.16 g/L). In the F6 hydrolysis, the TRS concentration increased from 30.94 to 48.16 g/L, suggesting that for this extract, the use of surfactant favored the enzymatic action. The...
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