Publicação
Exploiting and engineering the non-conventional yeast Kluyveromyces marxianus for high-value compounds sustainable production
| Resumo: | Biorrefinarias baseadas em biomassa lenhocelulósica têm surgido como alternativas sustentáveis aos métodos atuais baseados em combustíveis fósseis para a coprodução de biocombustíveis, energia e produtos químicos de alto valor agregado. Para alcançar a viabilidade económica das biorrefinarias, diversos compostos químicos foram identificados, incluindo furanos (como o 5-hidroximetilfurfural – HMF – e o furfural), que são blocos de construção de diversos produtos químicos utilizados em diferentes indústrias, e isopreno, um hidrocarboneto volátil amplamente utilizado na produção de borracha. Um outro composto com um mercado em rápida expansão, é o resveratrol, um polifenol comercializado pelas suas propriedades antioxidantes. O interesse na utilização da levedura não convencional Kluyveromyces marxianus como plataforma microbiana para a produção de biocombustíveis e compostos químicos de alto valor agregado com aplicações em diversas indústrias tem crescido consideravelmente. Aproveitando as características específicas de K. marxianus, como a termotolerância e a capacidade de metabolizar diversas fontes de carbono, este trabalho focou na exploração do seu potencial para a produção de compostos químicos de alto valor agregado, nomeadamente derivados de HMF e furfural, isopreno e resveratrol. Desta forma, os principais resultados desta tese incluem: (1) o estabelecimento de um isolado robusto tipo selvagem como biocatalisador para converter furfural e HMF nos seus derivados, álcool furfurílico e 2,5-bis(hidroximetil)furano (BHMF), respetivamente; (2) a construção de estirpes metabolicamente modificadas para a produção de isopreno, alcançando pela primeira vez a produção de isopreno a partir do hidrolisado celulósico de madeira de Eucalyptus globulus pré-tratada; (3) a construção de estirpes de K. marxianus geneticamente modificadas para a produção de resveratrol utilizando diferentes fontes de carbono sob condições de fermentação otimizadas, com as maiores concentração obtidas a partir do hidrolisado hemicelulósico de caroço de milho e do licor integral. Em conjunto, estes resultados demonstram o potencial da levedura K. marxianus como hospedeira microbiana para a produção de compostos de alto valor agregado, ressaltando a importância das suas características para o estabelecimento de bioprocessos sustentáveis, alinhados com os princípios de uma bioeconomia circular. |
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| Autores principais: | Baptista, Marlene Isabel Cerqueira Montenegro |
| Assunto: | Biorrefineria Biomassa lenhocelulósica Derivados de furanos Isopreno Kluyveromyces marxianus Resveratrol Biorefinery Furan derivatives Isoprene Lignocellulosic biomass |
| Ano: | 2025 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | tese de doutoramento |
| Tipo de acesso: | acesso embargado |
| Instituição associada: | Universidade do Minho |
| Idioma: | inglês |
| Origem: | RepositóriUM - Universidade do Minho |
| Resumo: | Biorrefinarias baseadas em biomassa lenhocelulósica têm surgido como alternativas sustentáveis aos métodos atuais baseados em combustíveis fósseis para a coprodução de biocombustíveis, energia e produtos químicos de alto valor agregado. Para alcançar a viabilidade económica das biorrefinarias, diversos compostos químicos foram identificados, incluindo furanos (como o 5-hidroximetilfurfural – HMF – e o furfural), que são blocos de construção de diversos produtos químicos utilizados em diferentes indústrias, e isopreno, um hidrocarboneto volátil amplamente utilizado na produção de borracha. Um outro composto com um mercado em rápida expansão, é o resveratrol, um polifenol comercializado pelas suas propriedades antioxidantes. O interesse na utilização da levedura não convencional Kluyveromyces marxianus como plataforma microbiana para a produção de biocombustíveis e compostos químicos de alto valor agregado com aplicações em diversas indústrias tem crescido consideravelmente. Aproveitando as características específicas de K. marxianus, como a termotolerância e a capacidade de metabolizar diversas fontes de carbono, este trabalho focou na exploração do seu potencial para a produção de compostos químicos de alto valor agregado, nomeadamente derivados de HMF e furfural, isopreno e resveratrol. Desta forma, os principais resultados desta tese incluem: (1) o estabelecimento de um isolado robusto tipo selvagem como biocatalisador para converter furfural e HMF nos seus derivados, álcool furfurílico e 2,5-bis(hidroximetil)furano (BHMF), respetivamente; (2) a construção de estirpes metabolicamente modificadas para a produção de isopreno, alcançando pela primeira vez a produção de isopreno a partir do hidrolisado celulósico de madeira de Eucalyptus globulus pré-tratada; (3) a construção de estirpes de K. marxianus geneticamente modificadas para a produção de resveratrol utilizando diferentes fontes de carbono sob condições de fermentação otimizadas, com as maiores concentração obtidas a partir do hidrolisado hemicelulósico de caroço de milho e do licor integral. Em conjunto, estes resultados demonstram o potencial da levedura K. marxianus como hospedeira microbiana para a produção de compostos de alto valor agregado, ressaltando a importância das suas características para o estabelecimento de bioprocessos sustentáveis, alinhados com os princípios de uma bioeconomia circular. |
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