APROVEITAMENTO DO RESÍDUO SÓLIDO DA HIDRODESTILAÇÃO DE Aniba parviflora (Meissn) Mez PARA OBTENÇÃO DA ENZIMA PECTINASE

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Bioquímica e Biotecnologia

Autores

Fischborn, A.C. (UFAM) ; Albuquerque, P.M. (UEA)

Resumo

A indústria de óleos essenciais gera resíduos que podem ser reaproveitados como substratos em processos biotecnológicos. Neste trabalho o resíduo sólido gerado após a hidrodestilação de Aniba parviflora foi utilizado como substrato em fermentação sólida para obtenção da enzima pectinase. Após o cultivo fúngico, o extrato aquoso obtido foi utilizado para avaliar a atividade enzimática pectinolítica (AEP) por meio da reação com ácido poligalacturônico. De acordo com o planejamento fatorial completo, a variável que mais influenciou a produção enzimática foi a umidade do meio, seguida da concentração de fósforo e de nitrogênio. O resíduo sólido da hidrodestilação pode ser empregado para a produção da enzima pectinase, tendo em vista um melhor aproveitamento dos recursos naturais da Amazônia.

Palavras chaves

macacaporanga; fermentação sólida; pectinase

Introdução

A Aniba parviflora é uma espécie nativa da Amazônia, muito semelhante à A. rosaeodora, da qual se extrai um óleo essencial altamente valioso (MARQUES, 2001). A extração de óleos essenciais gera resíduos sólidos, os quais podem ser reaproveitados como substratos em processos biotecnológicos (PANDEY et al., 2000). O uso desses processos possibilita a produção de um grande número de metabólitos de interesse industrial, incluindo as enzimas, que podem ser obtidas a partir do reaproveitamento de resíduos da agroindústria podendo ser encontrados em abundância no Brasil, contribuindo assim, para a redução do descarte desses resíduos diretamente no ambiente (MACIEL, 2006). As enzimas usadas na indústria são geralmente obtidas de microrganismos, devido à grande variedade e disponibilidade de bactérias, leveduras e fungos, que aliada ao domínio das técnicas de cultivo, torna as enzimas de origem microbiana as mais utilizadas em processos industriais. As pectinases formam um grupo heterogêneo de enzimas que hidrolisam as substâncias pécticas (JAYANI, SAXENA e GUPTA, 2005). Podem ser produzidas, em diferentes combinações, por plantas e por microrganismos, como fungos, leveduras e bactérias (SILVA et al., 2005). Conforme Uenojo e Pastore (2007) as pectinases são muito utilizadas nas indústrias de sucos de frutas, de vinho, óleos vegetais e indústria têxtil e de papel. Na Fermentação Sólida as condições de cultivo são parecidas com o habitat natural dos fungos filamentosos, deixando-os adaptados para crescer e excretar maior quantidade de enzimas (PANDEY et al., 1999). Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi verificar quais fatores influenciam a produção de pectinase fúngica por meio da FS a partir do resíduo sólido gerado durante a extração de óleos essenciais.

Material e métodos

O resíduo sólido obtido da hidrodestilação de A. parviflora foi seco e triturado, sendo utilizado como substrato na FS. O fungo testado foi o Aspergillus brasiliensis, mantido em meio BDA a 28 °C. Colocou-se 7 g do resíduo em Erlenmeyer e adicionou-se uma solução de diferentes concentrações de nutrientes (nitrogênio e fósforo), as quais foram calculadas após a obtenção do teor da umidade do resíduo. Inoculou-se cinco discos miceliais (Ø = 1,0 cm) no meio de cultivo e após o crescimento, adicionou-se 20 mL de água deionizada, filtrando-se a vácuo e armazenando-se as amostras. Realizou-se um planejamento experimental fracionado 2^5-1 para selecionar os fatores (umidade do substrato, adição de nutrientes, tempo e temperatura de cultivo) que influenciam de forma estatisticamente significativa na AEP. Após a triagem das variáveis, um planejamento fatorial completo 2³, seguido de um 2² foram realizados, definindo-se as melhores condições de cultivo para a obtenção dos maiores valores de AEP. Utilizou-se a metodologia descrita por De Gregorio e colaboradores (2002) e por Rocha (2010), onde preparou-se uma amostra, contendo 4 mL do ácido poligalacturônico a 0,2% em tampão acetato de sódio acrescido de 1 mL do extrato enzimático e incubada a 30°C/30 min. Após agitação, retirou-se 500 µL dessa amostra, e adicionou-se 1 mL de DNS, agitando-se novamente. Na sequência, incubou-se a 100°C/5 min e após o resfriamento adicionaram-se 12,5 mL de água destilada. A leitura da absorbância foi realizada a 540 nm em espectrofotômetro. Os cálculos para a construção dos gráficos de Diagrama de Pareto e Superfície de Resposta foram obtidos com o auxílio do software Statistica 6.0.

Resultado e discussão

A partir da AEP, analisou-se os resultados para determinação da influência das variáveis. Após o planejamento experimental fracionado 2^5-1, selecionou-se as melhores variáveis para realizar o planejamento fatorial completo 2³. Os valores do tempo de cultivo (9 dias) e temperatura (24 ^oC) foram fixados. O melhor resultado apresentado para a AEP foi 51,93 U/gbs, com umidade de 95% e suplementação do resíduo com 1,5% de nitrogênio e 1,0% de fósforo. Em seguida, realizou-se o planejamento fatorial completo 2², a fim de se obter os melhores resultados para a AEP, com 9 dias de cultivo a 24 ^oC. O melhor resultado apresentado foi 211,57 U/gbs, utilizando-se 99% de umidade e suplementação do resíduo com 0,5% de nitrogênio e 1,0% de fósforo. No Diagrama de Pareto os efeitos de umidade e fósforo permanecem sendo estatisticamente significativos para o nível de confiança de 95%. Os dois efeitos tem influência positiva, e a interação entre U e P também é estatisticamente significativa e positiva, ou seja, os maiores valores de umidade associados aos maiores valores de fósforo favorecem a produção da enzima. O gráfico de Superfície de Resposta apresenta-se como uma função da umidade e da concentração de fósforo, onde, com a diminuição da concentração do nutriente no meio de cultivo, a AEP aumenta consideravelmente e este aumento é incrementado com alta umidade. A maior AEP obtida no planejamento experimental completo 2² foi 4 vezes maior que a obtida no planejamento 2³ e 8,4 vezes maior que a obtida no planejamento 2^5-1, sendo portanto, resultados satisfatórios para o uso da metodologia de planejamento experimental.

Conclusões

O resíduo de macacaporanga gerado a partir da hidrodestilação, pode ser utilizado na FS para o cultivo do fungo A. brasiliensis, com a obtenção da enzima pectinase, minimizando o impacto ambiental causado pelo descarte do mesmo ao meio ambiente. O presente estudo demonstrou a possibilidade de se utilizar resíduos da indústria de óleos essenciais para a obtenção de produtos de alto valor agregado, por meio do cultivo fúngico em FS. Verificou-se ainda a eficiência do uso do planejamento experimental para a obtenção de condições experimentais que promovam melhores resultados em bioprocessos.

Agradecimentos

À CAPES, UEA e UFAM pelas bolsas concedidas e infraestrutura concedida.

Referências

DE GREGORIO, A.; MANDALARI, G.; ARENA, N.; NUCITA, F.; TRIPODO, M. M.; LO CURTO, R. B. SCP and crude pectinase production by slurry-state fermentation of lemon pulps. Bioresource Technology, v. 83, p. 89-94, 2002. JAYANI, R. S.; SAXENA, S.; GUPTA, R. Microbial pectinolytic enzymes: a review. Process Biochemistry, v. 40, p. 2931-2944, 2005. MACIEL, G. M. Desenvolvimento de bioprocesso para produção de xilanases por fermentação no estado sólido utilizando bagaço de cana de açúcar e farelo de soja. Dissertação de Mestrado. Programa de Pós-Graduação em Processos Biotecnológicos, Universidade Federal do Paraná. Curitiba. 146p. 2006. MARQUES, C. A. Importância Econômica da Família Lauraceae Lindl. Floresta e Ambiente, Universidade Federal de Viçosa. 8: 195-206, n. 1. 2001. PANDEY, A., SELVAKUMAR, P., SOCCOL, C. R.; NIGAM, P. Solid-state fermentation for the production of industrial enzymes. Bioresource technology, 77: 149-162, n. 1. 1999. PANDEY, A.; SOCCOL, C. R.; NIGAM, P.; SOCCOL, V. T.; VANDENBERGHE, L. P. S.; MOHAN, R. Biotechnological potential of agro-industrial residues. II: Cassava bagasse. Bioresouce Technology, 74: 81-87. 2000. ROCHA, C. P. Otimização da Produção de Enzimas por Aspergillus niger em Fermentação em Estado Sólido. Dissertação de Mestrado. Programa de pós-graduação em Engenharia Química, Universidade Federal de Uberlândia, Faculdade de Engenharia Química, Uberlândia, 136p., 2010. SILVA, R.; LAGO, E. S.; MERHEB, C. W.; MACCHIONE, M. M.; PARK, Y. K.; GOMES, E. Production of xylanase and CMCase on solid state fermentation in different residues by Thermoascus aurantiacus Miehe. Brazilian Journal of Microbiolology. 36: 235-241, n. 3. 2005. UENOJO, M.; PASTORE, G. M. Pectinases: aplicações industriais e perspectivas. Química Nova, v. 30, n. 2, p. 388-394, 2007.