Produção de celulases e xilanases por Penicillium echinulatum em processo submerso utilizando biorreatores com agitação mecânica e airlift de circulação interna
Abstract
Complexos celulolíticos possuem aplicações principalmente nas indústrias alimentícia, do vestuário e do papel; entretanto, seu uso de maior potencial é a hidrólise da celulose, componente dos resíduos lignocelulósicos, visando à produção do etanol. Dentre os microorganismos produtores de celulases, destacam-se os mutantes do gênero Trichoderma, que são os mais estudados e utilizados industrialmente. Mutantes de Penicillium echinulatum também estão entre os micro-organismos atualmente estudados para a produção de celulases. Neste trabalho, são apresentados dados de produção de celulases por P. echinulatum em cultivos submersos em frascos agitados e em biorreatores com agitação mecânica e airlift de circulação interna, na presença de celulose e sorbitol. A caracterização do meio e o tempo de adição do indutor e fontes de carbono também foram estudados, inicialmente, em frascos sob agitação recíproca. As condições que apresentaram os melhores resultados em frascos foram testadas em biorreatores com agitação mecânica e airlift. Estudaram-se condições hidrodinâmicas, como velocidade de fluxo e aeração em biorreator airlift para a otimização da produção de celulases, bem como composições de meios em biorreator com agitação mecânica, onde o oxigênio dissolvido foi mantido em níveis mínimos de 20% da saturação. Como indicadores de avaliação, foram realizadas análises enzimáticas de FPA (atividade sobre papel filtro), β-glicosidase, endoglicanase e xilanase; concentração de biomassa; consumo da fonte de carbono e variação do pH. Os resultados obtidos em frascos sob agitação mostraram que sorbitol, ao ser empregado como substituto parcial da celulose, apresenta vantagem na produção enzimática e na reologia do cultivo. Também, constatou-se que o tempo de adição da celulose influencia a produção enzimática em cultivos submersos e que a lactose, associada ao sorbitol, promove maiores títulos enzimáticos. Em relação ao uso dos biorreatores, verificaram-se melhores resultados em airlift para o meio contendo 0,25% (m/v) de sorbitol e 0,75% (m/v) de celulose, quando comparado ao biorreator com agitação mecânica. Ensaios com alimentação em três estágios não apresentaram resultados relevantes quanto à produção enzimática e à produtividade volumétrica. Testes iniciados com sorbitol e alimentados com celulose apresentaram melhores resultados com relação aos realizados em regime de batelada. Ensaios iniciados com 0,25% (m/v) de sorbitol apresentaram maior produtividade volumétrica quando comparados aos iniciados com 1% (m/v). Constatou-se que a celulose pode ser substituída, também, por uma fonte de carbono insolúvel, de baixo custo e de fácil obtenção, o bagaço de cana de açúcar. Em frascos sob agitação, a atividade de celulases e xilanases em cultivos com bagaço apresentaram atividade similar a cultivos contendo celulose cristalina.