Produção de celulases e xilanases pelo fungo Penicillium echinulatum empregando resíduos da extração de lipídios de nabo forrageiro - Zukovski, Loiva (My University, 2015)
The lignocellulosic biomass can be considered as an inexhaustible source of raw material of low cost for the production of biofuels, which are alternatives to fossil fuels. However, the availability of efficient and low cost enzymes is one of the bottlenecks to obtain glucose syrups step prior to fermentation in the development of the technology for cellulosic ethanol. The fodder radish (Raphanus sativus L.) is a plant with great potential for the production of biodiesel, because it presents, high oil content in their seed, compared toother crops. The obtaining of oil of fodder radish seed generates a cake, considered as residue (FRC), with a high concentration of protein (around 40 %). In this study, was evaluated the convenience of use of FRC for the formulation of cellulases production medium, or even the total or partial replacement of components, such as the wheat bran and soybean meal. As microorganism for secretion of enzymes it was used the mutant S1M29 of Penicillium echinulatum, considered a good producer of cellulases. The production of cellulases and xylanases was studied both in solid-state cultivation (SSC) and submerged cultivation (SC). It was noted the growth of the fungus in both SSC as in SC, containing only FRC as the main source of carbon and nitrogen, or in the medium with different concentrations of FRC, in replacement of the wheat bran and soybean meal. When the medium were formed only with FRC, enzyme activities were not satisfactory, probably due to the low concentrations of substrates inductors (cellulose and xylose), the high concentration of proteins or of residual oil. In SSC, it was found that it is possible to replace partially the wheat bran by FRC, enabling the production of β-glucosidases with titles enzymatic of 22.62 IU/g, endoglucanases with 210.5 IU/g and xylanases with 1,137.59 IU/g. In SC, total or partial replacement of soybean meal and wheat bran by FRC allowed -glucosidases titles of 0.18 IU/mL, endoglucanases of 8.3 IU/mL and xylanases of 14.3 IU/mL, which were simila to control, which uses supplementation of wheat bran and soybean meal. The enzymatic complexes produced in two conditions, SSC and SC, shown to be more efficient than the enzymatic complex used as a control for the ability of hydrolysis of cellulose, Avicel ®, sugar cane bagasse and elephant grass in natura or pre-treated.
A biomassa lignocelulósica pode ser considerada como uma fonte inesgotável de matériaprima de baixo custo para a produção de biocombustíveis, que são alternativos aos combustíveis fósseis. Entretanto, a disponibilidade de enzimas eficientes e econômicas é um dos gargalos para se chegar a xaropes de glicose, etapa anterior à fermentação no desenvolvimento da tecnologia do etanol celulósico. O nabo forrageiro (Raphanus sativus L.) é uma planta com grande potencial para a produção de biodiesel, pois apresenta elevado teor de óleo em suas sementes, comparativamente a outras oleaginosas. A obtenção de óleo do nabo forrageiro gera uma torta, considerada como resíduo (RNF), com elevada concentração de proteínas (em torno de 40%). Neste trabalho, avaliou-se a conveniência do emprego de RNF para a formulação de meios para a produção microbiana de celulases, visando à substituição total ou parcial de componentes, como o farelo de trigo e o farelo de soja. Como microrganismo para secreção das enzimas, utilizou-se o mutante S1M29 de Penicillium echinulatum, considerado um bom produtor de celulases. A produção de celulases e xilanases foi estudada tanto em cultivo em estado sólido (CES) como em cultivo submerso (CS). Foi constatado o crescimento do fungo tanto em CES como em CS, contendo apenas RNF como principal fonte de carbono e nitrogênio ou nos meios com variações nas concentrações de RNF, em substituição aos farelos de trigo e de soja. Quando os meios foram constituídos somente com RNF, as atividades enzimáticas não foram satisfatórias, provavelmente devido às baixas concentrações de substratos indutores (celulose e xilose), à elevada concentração de proteínas ou ao óleo residual. No cultivo em estado sólido, verificou-se que é possível substituir parcialmente o farelo de trigo (FT) por RNF, permitindo a produção de - glicosidases com títulos enzimáticos de 22,62 UI/g, endoglicanases com 210,5 UI/g e xilanases com 1.137,59 UI/g. Em cultivo submerso, a substituição parcial ou total de farelos de trigo e de soja por RNF ermitiu títulos enzimáticos de -glicosidases de 0,18 UI/ mL, endoglicanases de 8,3 UI/mL e xilanases de 14,3 UI/mL, que foram semelhantes ao meio controle que utiliza suplementação de farelo de trigo e farelo de soja. Os complexos enzimáticos produzidos nas duas condições, CES e CS, mostraram-se mais eficientes do que o complexo enzimático utilizado como controle quanto à capacidade de hidrólise em celulose, Avicel ®, bagaço de cana-de-açúcar e capim elefante in natura e pré-tratados.
Keywords: Biocombustíveis; Energia - Fontes alternativas; Enzimas; Crucífera; Fungos; Biomass energy; Renewable energy sources; Enzymes; Cruciferae; Fungi