Condições operacionais para a produção de pectinases por Aspergillus niger LB-02-SF em cultivo em estado sólido
Abstract
As pectinases são enzimas que promovem a quebra de substâncias pécticas e ganham destaque entre as enzimas de aplicação industrial, principalmente em indústrias que processam materiais vegetais. A produção de pectinases por fungos filamentosos pode ser realizada em cultivo em estado sólido e é influenciada pela variação de parâmetros processo. Nesse sentido, as condições operacionais da produção de pectinases por Aspergillus niger LB-02-SF em cultivos em estado sólido foram avaliadas visando o aumento da produtividade enzimática e a definição de estratégias que facilitem a aplicação industrial dessa tecnologia. Primeiramente, a partir da condição de inoculação padrão, 7x107 esporos por 100 g de meio úmido (esporos/100gmu), foram testadadas diferentes tamanhos de inóculo de suspensão de esporos (7x104 a 7x108 esporos/100gmu), inóculo vegetativo sólido (50 e 100gmu) e líquido (5 e 10% v/m). Na segunda etapa, o volume de ocupação do biorreator de tambor rotativo foi avaliado frente à variação da massa de meio sólido (1100 e 1800gmu) e de tamanhos de partículas do suporte sólido (< 1,0 mm e 1,0 - 2,8mm). A partir da condição de agitação de 1rpm por 5min a cada 2h durante todo processo (padrão), foram avaliadas diferentes estratégias de agitação intermitente. Na terceira etapa do trabalho, subprodutos da produção industrial de sucos, secos e moídos, foram utilizados como indutores de pectinases em cultivos em frascos e em biorreator de tambor rotativo. Foram avaliados, em meios baseados em farelo de trigo e sais nutrientes, os bagaços de maçã, tangerina, laranja, uva branca e roxa em comparação ao meio padrão contendo pectina cítrica comercial. A partir dos resultados obtidos, foi observado que as variações de tamanho e tipo de inóculo exerceram forte influência sobre a cinética dos cultivos em frascos e em biorreator de tambor rotativo. Em comparação à inoculação padrão, em ensaios em biorreator de tambor rotativo, o uso de suspensão 7x104 esporos/100gmu, inóculo vegetativo sólido (100 gmu) ou líquido (10% v/m), proporcionaram o aumento da produtividade em pectinases de 48, 42 e 85%, respectivamente. Na segunda etapa do trabalho, foi observado que o emprego de partículas de farelo de trigo de maior tamanho aliado ao uso de maior massa de meio favoreceu a produção de pectinases, sendo atingido Pmax de 66,4 U por g de matéria seca (U/gms) em 96 horas de cultivo. Entre as estratégias de agitação testadas, a maior atividade enzimática (99,7 U/gms) foi obtida em 72 horas no cultivo com agitação padrão realizada apenas durante as primeiras 24 horas de cultivo. Neste caso, foi atingido o dobro de produtividade enzimática em comparação à condição padrão. Na avaliação dos subprodutos agroindustriais, a utilização de bagaço de maçã proporcionou a obtenção de maior atividade enzimática (59,5 U/gms) entre os bagaços testados nos ensaios frascos. Nos ensaios em biorreator, atividade de pectinases superior (83,4 U/gms) foi alcançada no ensaio com meio composto por bagaço de maçã, farelo de trigo e solução de sais nutriente em comparação ao valor obtido com o meio padrão (66,4U/gms). Esses resultados indicam a possibilidade de utilização bagaço de maçã para a produção de pectinases em cultivo em estado sólido. Nas etapas de avaliação desenvolvidas neste trabalho foram definidas estratégias que proporcionaram o aumento da atividade de pectinases e/ou da produtividade enzimática. Essas condições podem favorecer a aplicação desse processo em maior escala e reduzir os custos de obtenção dessas enzimas em cultivo em estado sólido. [resumo fornecido pelo autor]