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Título: Potencial biotecnológico de casca de soja para obtenção de nanopartículas de celulose e de lignina
Título(s) alternativo(s): Biotechnological potential of soybean hull for obtaining cellulose and lignin nanoparticles
Autor(es): Ioris, Emellyn Gabriela
Orientador(es): Marchesi, Luís Fernando Quintino Pereira
Palavras-chave: Soja
Cascas
Fungos
Celulose
Lignina
Hidrólise
Nanotecnologia
Soybean
Bark
Fungi
Cellulose
Lignin
Hydrolysis
Nanotechnology
Data do documento: 24-Fev-2021
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Ponta Grossa
Citação: IORIS, Emellyn Gabriela. Potencial biotecnológico de casca de soja para obtenção de nanopartículas de celulose e de lignina. 2021. Dissertação (Mestrado em Biotecnologia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2021.
Resumo: Nesta dissertação foram estudados tratamentos diferentes para a produção de nanoestruturas de celulose e lignina utilizando a casca do grão de soja. Com a finalidade de utilizar uma metodologia eficiente para extrair celulose e lignina, sem gerar muito custo e causar o mínimo de impacto ambiental, transformando-a em um produto com valor agregado. Primeiramente, por meio de diluição seriada, foram isolados microrganismos da casca in natura com a técnica de estriamento até obtenção de culturas puras, e identificação dos mesmos com análise molecular. A ferramenta utilizada para comparar as sequências de consenso, foi o banco de dados internacional de nucleotídeos do National Center for Biotechnology Information GenBank (NCBI), por meio da ferramenta BLAST. Após o pareamento com a base de dados do site, com porcentagem de 99,99 % de similaridade, foram identificados os microrganismos. Dois tratamentos foram realizados em fermentadores, com 30 gramas de casca e 220 mL de água deionizada, em triplicata, durante o período de 40 dias. O Tratamento 1, consistiu da ação de microrganismos presentes na casca para degradar celulose, lignina, hemicelulose e o Tratamento 2, a casca passou por um pré-tratamento com ácido acético (Acetosolv), para extrair a lignina, e foi inoculado os microrganismos isolados para o processo de hidrólise enzimática. Em seguida, as amostras foram centrifugadas para separar a fase sólida da líquida, e a parte líquida foi utilizada para análise de concentração (teste gravimétrico), e caracterização (MEV e DRX). Os microrganismos identificados, foram os fungos Aspergilus flavus, Lichtheimia ramosa e Lentinus crinitus. A partir dos resultados da concentração, avaliou-se que o tratamento 1 (nanocelulose e nanolignina) apresentou valores maiores e consequentemente maior concentração, diferentemente do tratamento 2 (nanocelulose), onde a lignina estava ausente. Com os resultados de DRX, constatou-se que em ambos os tratamentos se obteve nanocelulose e nanolignina em menor quantidade. Os resultados da Microscopia de Varredura, mostraram que nos períodos de 20 e 25 dias de hidrólise em ambos os tratamentos, obteve-se nanoestruturas de celulose e lignina. Os microrganismos isolados foram depositados na Coleção Microbiológica de Interesse Biotecnológico (CMIB) da UTFPR - Campus Ponta Grossa. A metodologia utilizada propiciou destinar um resíduo agroindustrial para pesquisa agregando valor ao substrato, e contribuir na área de nanoestruturas de celulose e lignina com uma base biotecnológica.
Abstract: In this dissertation, different treatments for the production of cellulose and lignin nanostructures using soybean husk were studied. In order to use an efficient methodology to extract cellulose and lignin, without generating a lot of cost and causing a minimum of environmental impact, transforming it into a product with added value. First, by means of serial dilution, microorganisms were isolated from the fresh skin with the streaking technique until obtaining pure cultures, and their identification with molecular analysis. The tool used to compare the consensus sequences was the international nucleotide database of the National Center for Biotechnology Information GenBank (NCBI), through the BLAST tool. After pairing with the website's database, with a 99.99% similarity percentage, microorganisms were identified. The treatments were carried out in fermenters, with 30 grams of bark and 220 mL of deionized water, in triplicate, during the period of 40 days.Two treatments, Treatment 1, consisted of the action of microorganisms present in the peel to degrade cellulose, lignin, hemicellulose and Treatment 2, the peel went through a pretreatment with acetic acid (Acetosolv), to extract the lignin, and was inoculated the microorganisms isolated for the enzymatic hydrolysis process. Then, the samples were centrifuged to separate the solid phase from the liquid, and the liquid part was used for analysis of concentration (gravimetric test), and characterization (SEM and XRD). The microorganisms identified were the fungi Aspergilus flavus, Lichtheimia ramosa and Lentinus crinitus. From the results of the concentration, it was evaluated that treatment 1 (nanocellulose and nanolignin) showed higher values and, consequently, higher concentration, unlike treatment 2 (nanocellulose), where lignin was absent. With the results of XRD, it was found that in both treatments, nanocellulose and nanolignin were obtained in a smaller amount. The results of the Scanning Microscopy, showed that in the periods of 20 and 25 days of hydrolysis in both treatments, nanostructures of cellulose and lignin were obtained. The isolated microorganisms were deposited in the Microbiological Collection of Biotechnological Interest (CMIB) of UTFPR - Campus Ponta Grossa. The methodology used made it possible to allocate an agro-industrial residue for research, adding value to the substrate, and to contribute in the area of cellulose and lignin nanostructures with a biotechnological basis.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/25520
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