Estudo de consórcios microbianos na degradação da celulose

Abstract

A biomassa lignocelulósica é a fonte de energia renovável mais abundante no planeta, sendo fonte de açúcares que podem ser fermentados para a obtenção de etanol. No entanto, devido a sua alta recalcitrância, poucos microrganismos conseguem hidrolisar a celulose com alta eficiência. Na natureza, esta degradação é realizada por diferentes espécies de microrganismos atuando de modo sinérgico. O objetivo principal deste trabalho é verificar a degradação de celulose por consórcios microbianos. Vinte e sete microrganismos isolados do manguezal da Estação Ecológica de Carijós (Florianópolis, Brasil), foram agrupados em comunidades e cultivados utilizando como substratos bagaço de cana-de-açúcar, celobiose e carboximetilcelulose. Após o período de incubação, a geração de açúcares fermentáveis foi avaliada utilizando-se o método do ácido 3,5-dinitrosalicílico, assim como a formação de biofilme na biomassa lignocelulósica através de microscopia eletrônica de varredura. Para as comunidades crescidas em carboximetilcelulose, também foi determinada a atividade das enzimas celulolíticas, pelo método do papel filtro. As comunidades não demonstraram muita eficiência na degradação do bagaço de cana-de-açúcar e carboximetilcelulose, possivelmente devido à alta recalcitrância destes substratos. Por outro lado, as comunidades demonstraram capacidade de degradação de celobiose, acumulando uma quantidade de açúcar equivalente a até cerca de 60% do valor inicial. Os resultados relativos à atividade enzimática não foram conclusivos e novos experimentos serão realizados. Os experimentos apontaram a comunidade J e os isolados JAG02, JAG02BA e JAG06A como candidatos a novos estudos, envolvendo consórcios com um menor número de isolados.

The lignocellulosic biomass is the main source of renewable energy available on the planet, providing sugars that can be fermented to produce ethanol. However, due to its high recalcitrance, few microorganisms are able to hydrolyse cellulose with high yields. In nature, this degradation is realized by different species of microorganisms acting synergistically. The main objective of this study is to verify degradation of cellulose by microbial consortium. Twenty seven microorganisms isolated from the Carijós Ecological Station’s mangrove (Florianópolis, Brazil), were grouped in communities and cultivated using sugarcane bagasse, cellobiose and carboxymethylcellulose as substrates. After the incubation period, release of fermentable sugars was evaluated using the 3,5-dinitrosalicilic acid assay, as well as the biofilm formation over the lignocellulosic biomass by scanning electron microscopy. For the communities grown on carboxymethylcellulose, activity of cellulolytic enzymes was also determined, using the filter papel assay. The communities did not release high yields of fermentable sugars derivated from the degradation of sugarcane bagasse and carboxymethylcellulose, probably due to the high recalcitrance of these substrates. However, the communities were able to degrade cellobiose, generating sugar on the quantity equivalent to 60% of the initial value. Results relative to the enzymatic activity were not conclusive and new experiments should be made. The experiments pointed community J and the isolates JAG02, JAG02BA e JAG06A as candidates to new studies, using consortia with fewer isolates.