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Title: Avaliação da produção de bio-hidrogênio e da expressão do gene glpfF durante a fermentação de glicerol por Enterobacter sp.
Authors: Souza, Isabela Morato de
metadata.dc.contributor.advisor: Silva, Silvana de Queiroz
Keywords: Biodiesel
Glicerina
Enterobactérias
Issue Date: 2018
metadata.dc.contributor.referee: Silva, Silvana de Queiroz
Santos, Alexandre Soares dos
Moreira, Patrícia de Abreu
Citation: SOUZA, Isabela Morato de. Avaliação da produção de bio-hidrogênio e da expressão do gene glpfF durante a fermentação de glicerol por Enterobacter sp. 2018. 50 f. Dissertação (Mestrado em Biotecnologia) – Núcleo de Pesquisas em Ciências Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2018.
Abstract: Devido ao aumento da demanda energética mundial a busca por fontes renováveis de energia tem ganhado espaço nos últimos anos. Com isso, a produção de biodiesel tem expandido significativamente tendo como consequência o aumento da oferta de glicerol bruto. Encontrar funcionalidade para este co-produto da produção do biodiesel passou a ser uma questão frequente e oportuna para a pesquisa, uma vez que esta não pode ser descartado sem pré-tratamento e apresenta inúmeras aplicações na indústria. A fermentação escura realizada por bactérias pode se aliar ao tratamento do glicerol uma vez que sua conversão resulta na obtenção de diversos compostos de valor agregado, bem como o bio-hidrogênio. Desta maneira o presente estudo objetivou avaliar o processo de produção de hidrogênio por Enterobacter sp. 9R a partir do glicerol. O sequenciamento do genoma desta bactéria foi realizado e os genes envolvidos na produção de hidrogênio foram identificados e comparados entre diferentes espécies. Ensaios com diferentes concentrações de glicerol inicial (5 g/L, 20 g/L e 40 g/L) foram conduzidos e os produtos de fermentação e expressão do gene glpF (facilitador de glicerol) foram monitorados. Para os ensaios de fermentação com 5 g/L e 20 g/L de glicerol o isolado consumiu todo o substrato e obteve rendimentos de 0,41 e 0,35 mmol H2/mmol de glicerol, respectivamente. Na condição de 20 g/L observou-se a maior produção de hidrogênio e de seu subproduto etanol, com valores de 12,18 mmol de H2 e 6,53 g/L de etanol. Para a condição com maior concentração de glicerol, o substrato foi consumido em apenas 44,04% e apresentou uma consequente queda nos rendimentos dos produtos de interesse. Tal fato se deve ao direcionamento do fluxo de carbono para vias independentes da produção de hidrogênio ocorrendo um fenômeno de inibição conjunta no consumo de substrato e produção de H2. Em relação à expressão do gene glpF esta foi considerável na condição de 5 g/L, sendo 7 vezes maior do que na concentração de 40 g/L de glicerol. Demonstrando assim, que em baixas concentrações o glicerol é internalizado pelo seu transportador. E em altas concentrações o substrato é conduzido para o meio intracelular por difusão, trazendo desvantagens ao consumo e consequente conversão do glicerol, comprometendo o rendimento de produtos da fermentação.
metadata.dc.description.abstracten: Due to the increase in world energy demand the search for renewable sources has gained space in recent years. As a result, the production of biodiesel has expanded and, consequently, increased the increase of crude glycerol. Finding functionality for this co-product of biodiesel production has become a frequent and advantageous question for research, once it can not be discarded without pretreatment and has numerous applications in the industry. The dark fermentation realized by bacteria can be combined with the treatment of glycerol since the conversion results in the obtaining of several value-added compounds as well as biohydrogen. In this way the present study aimed to evaluate in a way the hydrogen production process by Enterobacter sp. 9R from glycerol. Sequencing of the genome of this bacterium was performed and the genes involved in the production of hydrogen were identified and compared among different species. Assays with different concentrations of initial glycerol (5 g/L, 20 g/L and 40 g/L) were conducted and the fermentation and expression products of the glpF gene (glycerol facilitator) were monitored. For the fermentation assays with 5 g/L and 20 g/L glycerol the isolate consumed the entire substrate and got yields of 0.41 and 0.35 mmol H2/mmol glycerol, respectively. The highest production of hydrogen and by-product ethanol, with values of 12.18 mmol H2 and 6.53 g/L ethanol, was observed in the 20 g/L condition. For the condition with higher concentration of glycerol, the substrate was consumed in only 44.04% and showed a consequent decrease in the yields of the products of interest. This fact is due to the direction of carbon flow to independent pathways, resulting in a phenomenon of joint inhibition in substrate consumption and H2 production. Regarding the expression of the glpF gene this was considerable in the 5 g/L condition, being 7 times higher than the 40 g/L glycerol concentration. Demonstrating that at low concentrations the glycerol is internalized by the transporter. And at high concentrations the substrate is delivered to the intracellular environment by diffusion, bringing disadvantages to the consumption and consequent conversion of the glycerol, compromising the yield of fermentation products.
Description: Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia. Núcleo de Pesquisas em Ciências Biológicas, Pró-Reitoria de Pesquisa de Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/10814
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 14/03/2019 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação.
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