Otimização da produção de xilanase utilizando bagaço de cana-de-açúcar

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Bioquímica e Biotecnologia

Autores

Silva, W. (UFLA) ; Ramos, V. (CARE SYSTEMS SOLUÇÕES BIO AMBIENTAIS LTDA.) ; Bertelli, M. (CARE SYSTEMS SOLUÇÕES BIO AMBIENTAIS LTDA.) ; Mendes, R. (RINEN CHEMICAL GROUP)

Resumo

A utilização de micro-organismos como produtores de enzimas, vem sendo amplamente utilizado em diversos processos industriais. Neste Trabalho, objetivou-se identificar micro-organismos com potencial para produção de xilanase utilizando-se bagaço de cana-de-açúcar como substrato, bem como avaliar a eficiência de dois meios indutores, um proposto por Ferreira (1999) e outro patenteado da empresa Care Systems Soluções Bio Ambientais. Os melhores resultados foram com Aspergillus spp. em meio indutor de Ferreira (1999) e Penicillium spp. em meio indutor patenteado da empresa Care Systems Soluções Bio Ambientais.

Palavras chaves

Aspergillus spp.; Penicillium spp.; Mortirella spp.

Introdução

Dentre as hemiceluloses, a xilana é a segunda mais abundante na madeira e resíduos agrícolas (PRADE, 1995), composta por ligações β-1,4 de resíduos de D- xilanopiranosil com ramificações arabinosil e/ou acetil, variando de acordo com o vegetal (WONG et al., 1988; HALTRICH et al., 1996). Xilanases são β-glucanases que hidrolisam xilana. O sistema de degradação da xilana inclui, especialmente, β-1,4-D-xilanases e β-D-xilosidase, além de enzimas acessórias que removem as ramificações da cadeia de xilano como α- arabinofuranosidase, acetilxilano esterase, α-D-glucuronidase, ácido ferrúlico esterase e ácido ρ-coumárico Esterase. (PRADE, 1995; ZANOELO et al., 2004; POLIZELI et al., 2005; BEG et al., 2001; DEKKER, 1983) Os fungos em função de suas características de reprodução e crescimento, além de sua grande capacidade de se adaptarem aos mais variados substratos, são a fonte mais comum de xilanases. (DEKKER, 1979, BISARIA e GHOSE, 1981). O grande interesse pelas enzimas xilanases está relacionado com suas mais variadas aplicações na indústria: como nos processos de clareamento de polpa de papel, recuperação de fibras celulósicas têxteis e bioconversão da biomassa em combustíveis e substâncias químicas (PRADE, 1995), na panificação, (CAMACHO e AGUIAR, 2003), além da fabricação de cerveja (RIZZATTI, 2004), dentre outras. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi identificar micro-organismos com potencial para produção de xilanase utilizando-se bagaço de cana-de-açúcar, bem como avaliar a eficiência do meio indutor patenteado da empresa Care Systems Soluções Bio Ambientais.

Material e métodos

Empregou-se para produção enzimática dois meios indutores: um utilizado por Ferreira (1999) e o outro, um meio indutor patenteado (BERTELLI, CHALFOUN DE SOUZA E PEREIRA). Como fonte de carbono foi utilizada bagaço de cana-de-açúcar a 2% (m/v) sendo secas à temperatura ambiente, moídas e peneiradas a 1 mm e juntamente com o meio autoclavada a 0,5 atm por 30 minutos. Dentre as várias espécies presentes na Micoteca da Empresa Care Systems Soluções Bio Ambientais foram selecionadas linhagens dos gêneros Penicillium; Aspergillus e Mortierella, cultivadas em meio BDA (batata, dextrose, ágar) (SMITH D, ONIONS A.H.S. 1983). A concentração de esporos foi ajustada para 107 esporos/ml, sendo o inóculo realizado colocando-se 1ml da solução de esporos em erlenmeyers de 250 ml, contendo 50 ml dos diferentes substratos. Os erlenmeyers foram mantidos em agitação de 150 rpm, a 25ºC por 96 horas. Após as 96 horas de agitação, foi determinado cineticamente a atividade dos extratos em quatro tempos de reação (30, 60, 90 e 120 min) à 40°C com triplicatas em cada tempo reacional. A atividade de xilanase foi avaliada segundo BAILEY et al. (1992), usando-se xilana de faia como substrato e seus produtos de reação (açúcares redutores) quantificados pelo método do DNS (MILLER, 1959) utilizando-se curva padrão de glicose variando de 0 a 2mmol.

Resultado e discussão

Ao analisar a atividade enzimática dos três micro-organismos nos dois meios indutores, constatou-se que a produção de xilanase através de Aspergillus spp., utilizando o meio de Ferreira (1999), obteve maior atividade, 156,9267 U/L) Porém os resultados obtidos nos três gêneros de micro-organismos utilizando-se o meio indutor patenteado (BERTELLI, CHALFOUN DE SOUZA E PEREIRA) foram mais satisfatórios e eficientes se comparados aos mesmos gêneros de micro-organismos utilizando o meio de Ferreira (1999). Aparentemente, as diferenças entre os resultados obtidos na produção de xilanase por Aspergillus spp. no meio indutor de Ferreira (1999) e Penicillium spp. no meio indutor patenteado (BERTELLI, CHALFOUN DE SOUZA E PEREIRA) são pequenas. Os micro-organismos utilizados foram capazes de produzir o complexo xilanase a partir de bagaço de cana conforme Menezes et al. (2009) e Aguiar e Menezes (2000), fonte de carbono abundante e barata no Brasil. Na Tabela 1 são apresentadas as atividades de cada micro-organismo para os diferentes meios indutores. A parcial remoção da lignina facilita a produção de enzimas pelos micro- organismos, pois aumentaria a concentração de celulose, indutora de celulases (Aguiar e Menezes, 2000). Desta forma, autoclavando o bagaço de cana-de-açúcar, podemos facilitar este processo aos micro-organismos produtores de celulase.

Tabela 1. Atividades enzimáticas obtidas através dos micro-organismos e métodos de produção listadas em ordem decrescente.


Gráfico 1. Atividades enzimáticas obtidas através dos micro-organismos e métodos de produção.

Conclusões

Todos os fungos utilizados produziram xilanase. Os gêneros que mais produziram foram Aspergillus spp. em meio Ferreira e Penicillium spp. no meio Care Systems. O meio patenteado pela empresa Care Systems Soluções Bio Ambientais, apresentou-se mais eficiente pois conseguiu obter resultados mais significativos de atividades que o meio indutor de Ferreira (1999).

Agradecimentos

Agradeço a Empresa Care Systems Soluções Bio Ambientais Ltda e a UFLA.

Referências

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