Estratégias de reuso de micélio de Penicillium echinulatum e de Trichoderma reesei em cultivo sólido para a produção de celulases e xilanases
Resumo
O uso de biomassas lignocelulósicas para a produção de etanol de segunda geração é o foco de estudo de diversas pesquisas na área de Biotecnologia. Um dos gargalos para a vasta utilização desta tecnologia se encontra na dificuldade de desenvolver coquetéis enzimáticos que sejam economicamente viáveis e eficientes. Dois gêneros de fungos filamentosos são relatados na literatura como grandes produtores de enzimas do complexo celulolítico e hemicelulolítico: Penicillium e Trichoderma. Com o intuito de reduzir o volume de resíduos gerados durante o cultivo de microrganismos e o tempo de produção de enzimas em cultivo em estado sólido, bem como aumentar a atividade enzimática, foi proposta uma estratégia de reuso do substrato utilizado e de micélio fúngico. O sistema de reuso de micélio e substrato em cultivo em estado sólido consiste na utilização de um único inóculo de cada microrganismo e posterior reutilização do substrato e de seu micélio para conduzir um cultivo de maior duração de tempo e produção enzimática, fazendo uso de ciclos de extrações enzimáticas e reposição de nutrientes realizadas em um biorreator do tipo seringa. O meio de cultivo testado foi constituído de eucalipto pré-tratado por explosão a vapor, farelo de arroz, farelo de soja e solução mineral. Inicialmente foi realizada a análise de crescimento e produção enzimática dos fungos P. echinulatum e T. reesei ao longo de oito dias de cultivo para definir o dia de início das extrações enzimáticas. Após, foram testadas diferentes formulações para reposição de nutrientes durante os ciclos: adição de solução de sais; mistura do meio de produção; e uma combinação da solução de sais e mistura do meio de produção. Definida a melhor condição de suplementação, diferentes materiais foram utilizados visando a redução da compactação do meio de cultivo e promovendo uma melhor aeração do sistema: espuma de poliuretano, bagaço de cana-de-açúcar e casca de arroz. A partir da cinética de produção enzimática, definiu-se que as extrações enzimáticas e reposição de nutrientes devem ser realizadas nos dias 4, 7, 10 e 13 para o cultivo de P. echinulatum, e para o cultivo de T. reesei nos dias 3, 5, 6 e 7. As condições mais promissoras de suplementação e suporte foram, respectivamente, a reposição de solução mineral de sais e utilização de casca de arroz. Nessas condições, as atividades sobre papel filtro foram cinco e duas vezes superiores à produção convencional das enzimas, respectivamente pelo cultivo de P. echinulatum e T. reesei. Além disso, atividade de xilanase de 1303 U.g-1 foi registrada por P. echinulatum ao final dos ciclos de extração e reposição de nutrientes. Esse sistema se mostrou uma promissora estratégia para redução de custos, tempo de processo e resíduos, além de possibilitar aumentos significativos na produção enzimática em cultivo em estado sólido de P. echinulatum e T. reesei. [resumo fornecido pelo autor]