Avaliação da produção de pectinases por Aspergillus oryzae IPT-301 em processo submerso
Date
2014-06-16Orientador
Silveira, Maurício Moura da
Malvessi, Eloane
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O cultivo de Aspergillus oryzae IPT-301 em meio líquido foi estudado para avaliar a influência
do pH e do suprimento de oxigênio sobre o crescimento fúngico e a formação de pectinases. Definiuse
um meio limitante para o crescimento com as seguintes concentrações: farelo de trigo em extrato
aquoso, 40g/L; glicose, 5g/L; sulfato de amônio, 5g/L; pectina cítrica (indutor), 20g/L. O indutor foi
estudado quanto ao momento de adição ao meio. Com adição em 24h de cultivo, a máxima
concentração de biomassa foi atingida em cerca de 70h, quase 48h depois do observado no ensaio
controle. A atividade enzimática máxima (27U/mL) foi semelhante à condição de referência
(24U/mL), mas a ausência da pectina no início do processo facilitou a mistura e o controle do pH e do
oxigênio dissolvido. No caso, reduziram-se a máxima frequência dos agitadores do biorreator (650
para 600rpm) e o período de tempo em que este nível de agitação precisou ser mantido para
possibilitar a oxigenação do meio (30h para 12h), o que favoreceria a preservação do micélio. Valores
constantes e variáveis de pH do meio foram comparados em ensaios com adição de pectina em 24h e
sem controle de oxigênio dissolvido. Verificou-se que o pH constante de 4,0 favoreceu o crescimento,
que atingiu 4,5g/L, porém a atividade enzimática foi insignificante (1,4U/mL). Quando o pH
decresceu naturalmente até o mínimo de 2,7, foram atingidos concentração de biomassa de 4,0g/L e
atividade de pectinases de 24U/mL; na sequência, porém, a atividade baixou para 2U/mL,
acompanhando o aumento do pH após 96h de processo. Entretanto, em cultivo em que o pH foi
controlado em 2,7 nas horas finais do processo, a atividade enzimática foi preservada. Estes
resultados, juntamente com os de ensaios enzimáticos, demonstraram que as pectinases de A. oryzae
perdem a estabilidade à medida que o pH aumenta. O ensaio com pH constante em 2,7 foi o único em
que a atividade pectinolítica foi superior quando a pectina esteve presente desde o início do cultivo.
Possivelmente, a limitação do crescimento celular (máximo de 3,5g/L) favoreceu os mecanismos de
transferência e mistura, prolongando a viabilidade celular. Cultivos com pH controlado em 4,0 no
período de intenso crescimento celular e em 2,7 para a produção de pectinases (Ensaios T5 e T10)
resultaram em elevadas atividades enzimáticas, especialmente quando a pectina foi adicionada em 24h
(43U/mL). No caso, as mais efetivas condições de transferência de oxigênio e mistura, aliadas ao pH
adequado ao crescimento, permitiram que a biomassa atingisse 6,3g/L e, após a redução do pH a 2,7, a
atividade pectinolítica foi incrementada. Ensaios com oxigênio dissolvido em mínimo de 30% da
saturação foram conduzidos em duas condições: Ensaio B5 - pH inicial 4,0 e controlado em 2,7 após
atingir este valor; Ensaio B6 - pH constante em 4,0 até 24h, seguido de redução para 2,7 e controle
neste valor. As concentrações celulares atingidas em B5 (6,0g/L) e em B6 (6,8g/L) foram semelhantes
à de T10, mas suas máximas atividades pectinolíticas – 106 e 120U/mL, respectivamente – foram as
maiores deste estudo. Estes resultados se deveram, provavelmente, à intensificação do metabolismo
fúngico associado à disponibilidade ilimitada de oxigênio. Apesar de o tempo para atingir os picos de
biomassa e atividade enzimática ter sido aumentado, a produtividade do Ensaio B6 foi 3,7 vezes maior
que a do controle. Os resultados deste trabalho confirmaram que o pH e o suprimento de oxigênio em
cultivos de A. oryzae afetam decisivamente tanto o crescimento quanto a produção de pectinases. As
condições operacionais definidas possibilitaram a redução do crescimento celular – permitindo,
entretanto, a obtenção de atividades enzimáticas elevadas – e, em decorrência, um controle eficiente
dos parâmetros estudados.