O bagaço de cana-de-açúcar, resíduo fibroso obtido após moagem e extração do suco do caule da cana-de-açúcar, é um material lignocelulósico abundante, renovável, barato, e prontamente disponível para indústria de papel, químicos, produtos agro-industriais e de biocombustíveis, como o etanol de segunda geração. A aplicação do bagaço de cana-de-açúcar para produção do bioetanol é afetada por muitas características estruturais e de composição da biomassa. Lignina, um dos maiores componentes da planta, é conhecida como o principal contribuinte da recalcitrância da biomassa lignocelulósica. O pré-tratamento é um passo fundamental para quebrar a natureza recalcitrante e tornar a biomassa facilmente hidrolisada em açúcares fermentáveis. As etapas de pré-tratamento e hidrólise são considerados os mais sérios obstáculos à produção de bioetanol a partir da biomassa, para uma produção de combustível competitiva em termos de custos. Durante o pré-tratamento, alguns compostos inibidores e desativadores de enzimas celulolíticas/hemicelulolíticas são gerados, incluindo mono e polifenóis derivados da lignina. Fenóis têm sido bem caracterizados como inibidores ou desativadores de enzimas e de micro-organismos da fermentação em processos de bioetanol. Este trabalho foi dividido em quatro capítulos, sendo que no primeiro capítulo foram utilizadas duas estratégias para minimizar o efeito limitante da lignina na sacarificação do bagaço de cana-de-açúcar: os agentes bloqueadores, como a albumina sérica bovina (BSA), e a avaliação das diferentes composições químicas de biomassas modificadas por melhoramento genético convencional. O bagaço de cana-de-açúçar com menor concentração de lignina (15,6%) apresentou maiores rendimentos de hidrólise comparados ao bagaço de cana-de-açúcar com maior concentração de lignina (17,7%). Uma pequena diferença no conteúdo de lignina do bagaço de cana-de-açúcar teve um grande impacto benéfico na conversão da celulose, mantendo a viabilidade de crescimento da planta. Além disso, o tratamento com BSA do bagaço pré-tratado reduziu a adsorção não produtiva de
celulases (e possivelmente de hemicelulases) na lignina, consequentementeaumentando o rendimento de hidrólise. O segundo capítulo relata o efeito dos inibidores fenólicos sobre as atividades de celulases e hemicelulases do blend Chrysoporthe cubensis: Penicillium pinophilum. O fenol oligomérico (ácido tânico) causou inibição e desativação nas celulases e hemicelulases muito maiores do que os fenóis monoméricos. A mistura de fenóis gerada a partir do pré-tratamento alcalino do bagaço de cana-de-açúcar foi testada a 0,5 e 2,5 mM (calculado usando peso molecular do ácido gálico como padrão) e verificou-se que causaram 90% de inibição nas atividades de celobiase, celobiohidrolase, β-galactosidase, xilanase e β-xilosidase, enquanto que as atividades de hidrólise da carboximetilcelulose (CMC), papel filtro (FPase) e manana (mananase) foram ativadas em 55% ou mais. No terceiro capítulo, foi avaliada a oxidação de fenóis pela lacase de C. cubensis. A lacase de C. cubensis foi capaz de agir prontamente sobre compostos fenólicos monoméricos e poliméricos em diferentes extensões, promovendo a sua oxidação. A oxidação do ácido gálico foi quase completa após 32 h de exposição à lacase. A lacase oxidou o ácido tânico diminuindo seu efeito inibitório sobre as atividades de celulases e hemicelulases. Finalmente, no quarto capítulo o bagaço de cana-de-açúcar foi submetido a três diferentes métodos de pré-tratamento: alcalino, ácido e à base de água. A concentração de inibidores gerada foi determinada e a etapa de lavagem foi utilizada para remover os inibidores solúveis. A concentração de fenóis gerada a partir dos pré- tratamento ácido e à base de água foi próxima e respectivamente, 4 e 5 vezes menor do que a gerada a partir do pré-tratamento alcalino. O pré-tratamento ácido foi responsável por liberar uma concentração de ácido acético considerável enquanto o pré-tratamento à base de água foi o único a liberar ácido fórmico. A melhor liberação de glicose e xilose foi obtida a partir da sacarificação do bagaço de cana-de-açúcar lavado alcalino indicando a eficiência da etapa de lavagem para remover a maior parte dos
inibidores solúveis.