Registro fonte: Biodegradação da lignina kraft: otimização da produção de lacase pelo isolado JUMAD053 e análise dos produtos por CLAE

Biodegradação da lignina kraft: otimização da produção de lacase pelo isolado JUMAD053 e análise dos produtos por CLAE

Lignin is a very abundant aromatic polymer in the biosphere where it represents about 30% of all organic carbon and is the main source of aromatic compounds in vascular plants. The valorization of this polymer has aroused the interest in the sustainable production of derivatives, since its degradati...

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Autor principal:	Shiraishi, Igor Shoiti
Formato:	Dissertação
Idioma:	Português
Publicado em:	Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2020
Assuntos:	Lacase Lignina - Biodegração Fungos Cromatografia a líquido de alta eficiência Laccase Lignin - Biodegradation Fungi High performance liquid chromatography CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA Engenharia/Tecnologia/Gestão
Acesso em linha:	http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4721
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id	riut-1-4721
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spelling	riut-1-47212020-02-21T06:01:03Z Biodegradação da lignina kraft: otimização da produção de lacase pelo isolado JUMAD053 e análise dos produtos por CLAE Shiraishi, Igor Shoiti Daniel, Juliana Feijó de Souza https://orcid.org/0000-0002-1331-6755 http://lattes.cnpq.br/5816358738260783 Simionato, Julliana Izabelle http://lattes.cnpq.br/4821722947610083 Daniel, Juliana Feijó de Souza https://orcid.org/0000-0002-1331-6755 http://lattes.cnpq.br/5816358738260783 Pomini, Armando Mateus https://orcid.org/0000-0001-5296-7895 http://lattes.cnpq.br/7257513474087477 Martins, Alessandro Francisco http://orcid.org/0000-0003-1002-3436 http://lattes.cnpq.br/6465172583349458 Lacase Lignina - Biodegração Fungos Cromatografia a líquido de alta eficiência Laccase Lignin - Biodegradation Fungi High performance liquid chromatography CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA Engenharia/Tecnologia/Gestão Lignin is a very abundant aromatic polymer in the biosphere where it represents about 30% of all organic carbon and is the main source of aromatic compounds in vascular plants. The valorization of this polymer has aroused the interest in the sustainable production of derivatives, since its degradation products have important industrial applications. The objective of this work was to optimize the culture conditions for laccase production in the presence of Kraft lignin by the fungal isolate JUMAD053 and to evaluate the products of lignin biodegradation. Forty-seven fungal isolates were evaluated for constitutive laccase production in liquid medium. The microorganism that presented higher laccase activity under the pre-established conditions had its enzymatic production optimized by a factorial design 33 in 15 experimental assays. It was varied the concentrations of yeast extract (0.5 to 3.0%) and Kraft lignin (0 to 0.5%) as well as cultivation period, from 4 to 10 days. Laccase activity was determined using the substrates ABTS and DMP. Subsequently, the selected isolate was cultivated according to the optimized conditions pointed by the respective factorial designs and the cultures were extracted with organic solvents and submitted to HPLC. Isolate JUMAD053 was selected because it presented the highest constitutive laccase activity (5.37 U/mL). Factorial design demonstrated a maximum laccase activity of 9.8 U/mL using the substrate ABTS under the conditions: 1.125% yeast extract, 0.5% Kraft lignin and 10 days of cultivation. The maximum laccase activity using the substrate DMP was 8.4 U/mL, following the conditions: 1.125% yeast extract, 0.25% Kraft lignin and 7 days of cultivation. The incubation of the microorganism under conditions optimized for ABTS led to the production of two possible products of Kraft lignin biodegradation, such as benzoic acid. Regarding the chromatograms resulting from the optimized conditions for assays with DMP, it was observed the production of another two compounds, possible products of Kraft lignin biodegradation. The profiles of metabolites obtained from the biodegradation of Kraft lignin validate the objectives of this work and base future experiments for lignin valorization. A lignina é um polímero aromático muito abundante na biosfera, onde representa cerca de 30% de todo o carbono orgânico, além de ser a principal fonte de compostos aromáticos em plantas vasculares. A valorização desse polímero tem despertado o interesse na produção sustentável de insumos, pois os produtos de sua degradação, possuem importantes aplicações industriais. O objetivo deste trabalho foi otimizar as condições de cultivo para produção de lacase na presença de lignina Kraft pelo isolado fúngico JUMAD053 e avaliar os produtos da sua biodegradação. Quarenta e sete isolados fúngicos foram avaliados quanto à produção de lacase constitutiva em meio líquido. O microrganismo que apresentou maior atividade de lacase nas condições pré-estabelecidas teve sua produção enzimática otimizada por um delineamento experimental 33 em 15 ensaios experimentais. Variou-se as concentrações de extrato de levedura (0,5 até 3,0%) e lignina Kraft (0 até 0,5%) e o tempo de cultivo variou de 4 até 10 dias. A atividade de lacase foi determinada utilizando-se os substratos ABTS e DMP. Posteriormente o isolado selecionado foi cultivado conforme as condições otimizadas nos respectivos planejamentos fatoriais e os cultivos foram extraídos com solventes orgânicos e submetidos à CLAE. O isolado JUMAD053 foi selecionado por apresentar maior atividade de lacase constitutiva (5,37 U/mL). O planejamento fatorial demonstrou máxima atividade de lacase de 9,8 U/mL utilizando-se o substrato ABTS nas condições: 1,125% de extrato de levedura, 0,5% de lignina Kraft e 10 dias de cultivo. A máxima atividade de lacase utilizando-se o substrato DMP foi de 8,4 U/mL, seguindo as condições: 1,125% de extrato de levedura, 0,25% de lignina Kraft e 7 dias de cultivo. A incubação do microrganismo nas condições otimizadas para ABTS levou a produção de dois possíveis produtos da biodegradação da lignina Kraft, dentre eles, o ácido benzoico. Com relação aos cromatogramas resultantes das condições otimizadas para DMP, foi observada a produção de outros dois compostos, sendo essas substâncias possíveis produtos da biodegradação da lignina Kraft. Os perfis de metabólitos obtidos a partir da biodegradação da lignina Kraft validam os objetivos deste trabalho e baseiam futuros experimentos para a valorização da lignina. 2020-02-20T16:46:45Z 2020-02-20T16:46:45Z 2019-10-25 masterThesis SHIRAISHI, Igor Shoiti. Biodegradação da lignina kraft: otimização da produção de lacase pelo isolado JUMAD053 e análise dos produtos por CLAE. 2019. 82 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2019. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4721 por openAccess http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Londrina Brasil Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental UTFPR
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description	Lignin is a very abundant aromatic polymer in the biosphere where it represents about 30% of all organic carbon and is the main source of aromatic compounds in vascular plants. The valorization of this polymer has aroused the interest in the sustainable production of derivatives, since its degradation products have important industrial applications. The objective of this work was to optimize the culture conditions for laccase production in the presence of Kraft lignin by the fungal isolate JUMAD053 and to evaluate the products of lignin biodegradation. Forty-seven fungal isolates were evaluated for constitutive laccase production in liquid medium. The microorganism that presented higher laccase activity under the pre-established conditions had its enzymatic production optimized by a factorial design 33 in 15 experimental assays. It was varied the concentrations of yeast extract (0.5 to 3.0%) and Kraft lignin (0 to 0.5%) as well as cultivation period, from 4 to 10 days. Laccase activity was determined using the substrates ABTS and DMP. Subsequently, the selected isolate was cultivated according to the optimized conditions pointed by the respective factorial designs and the cultures were extracted with organic solvents and submitted to HPLC. Isolate JUMAD053 was selected because it presented the highest constitutive laccase activity (5.37 U/mL). Factorial design demonstrated a maximum laccase activity of 9.8 U/mL using the substrate ABTS under the conditions: 1.125% yeast extract, 0.5% Kraft lignin and 10 days of cultivation. The maximum laccase activity using the substrate DMP was 8.4 U/mL, following the conditions: 1.125% yeast extract, 0.25% Kraft lignin and 7 days of cultivation. The incubation of the microorganism under conditions optimized for ABTS led to the production of two possible products of Kraft lignin biodegradation, such as benzoic acid. Regarding the chromatograms resulting from the optimized conditions for assays with DMP, it was observed the production of another two compounds, possible products of Kraft lignin biodegradation. The profiles of metabolites obtained from the biodegradation of Kraft lignin validate the objectives of this work and base future experiments for lignin valorization.
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Biodegradação da lignina kraft: otimização da produção de lacase pelo isolado JUMAD053 e análise dos produtos por CLAE

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