Produção de celulases a partir de resíduo da indústria arrozeira empregando Rhizopus oryzae e Trichoderma reesei
Autor: Larine Kupski (Currículo Lattes)
Resumo
A produção de enzimas é um campo consolidado da biotecnologia, onde são utilizados processos de fermentação submersa, porém nas últimas décadas vem sendo observada a tendência de utilizar a fermentação em estado sólido para produção de diversas enzimas. As vantagens deste processo são simplicidade de meio de cultura, baixa demanda de energia, diminuindo o custo de produção. Dentre as enzimas utilizadas industrialmente, as celulases tem seu emprego destacado principalmente no Brasil pela aplicação na produção de biocombustíveis. O objetivo do trabalho foi produzir celulase através de fermentação em estado sólido com os micro-organismos GRAS Rhizopus oryzae e Trichoderma reesei, tendo casca e farelo de arroz como substrato. A caracterização físico-química dos substratos foi realizada. As condições de extração enzimática foram estudadas, variando-se o solvente extrator, o tempo e a velocidade de agitação. Para estabelecer condições ótimas de produção enzimática foi estuda a influencia do teor de casca no meio e a umidade inicial no processo fermentativo através de planejamento experimental; o tempo de fermentação, tipo de biorreator e solução nutriente utilizados. As enzimas foram caracterizadas quanto ao pH ótimo, temperatura ótima, estabilidade a temperatura; os parâmetros KM e Vmáx também foram avaliados. Além da produção celulolítica foi avaliada a produção de enzimas amiloliticas e pectinolíticas. A caracterização físico-química dos substratos indicou que a casca de arroz seria um bom indutor da atividade celulolítica, devido ao seu teor de fibras (43,6%). O melhor solvente para extrair o complexo enzimático foi NaCl 0,5% durante 30 min a 25°C sem agitação. Para Rhizopus oryzae as condições ideais para produção celulolítica foram obtidas com 15 h de fermentação em biorreatores de bandeja contendo como substrato 82,5% de casca e 17,5% de farelo de arroz e teor inicial de umidade de 30%, obtendo-se 0,094 e 0,206 U.mgproteína-1, para celulase total e endoglicanase, respectivamente. Para Trichoderma reesei a condição ideal consistia em fermentar em erlenmeyers, contendo somente casca de arroz com umidade inicial de 50%, durante 55 h, obtendo-se 0,110 e 0,605 U.mgproteína-1, para celulase total e endoglicanase, respectivamente. Para ambos os micro-organismos foi utilizada a solução nutriente contendo KH2PO4, (NH4)2SO4, CO(NH2)2, MgSO4.7H2O, CaCl2, FeSO4.7H2O, MnSO4.H2O, CoCl2, ZnSO4.7H2O. O pH ótimo para atuação da endoglicanase foi de 5,0 e 6,0 e da celulase total 6,0 e 5,0 para Rhizopus oryzae e Trichoderma reesei, respectivamente. A temperatura ótima das enzimas celulolíticas foi 60 ºC sendo as produzidas por Rhizopus oryzae mais estáveis termicamente que as de Trichoderma reesei. As endoglicanase produzidas por Rhizopus oryzae e Trichoderma reesei apresentaram valores de KM de 0,01 e 0,20 mg/mL, respectivamente.