PRODUÇÃO DE AMILASE A PARTIR DA FERMENTAÇÃO EM ESTADO SÓLIDO DO RESÍDUO DE MANDIOCA POR ASPERGILLUS NIGER

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Bioquímica e Biotecnologia

Autores

Pereira, A.S. (UESB) ; Bonomo, R.C.F. (UESB) ; Franco, M. (UESC) ; Fontan, R.C.I. (UESB) ; Brito, A.R. (UESB) ; Veloso, C.M. (UESB)

Resumo

O resíduo utilizado foi adquirido no comércio de Itapetinga-BA. Foi realizado um delineamento composto central rotacional (DCCR 2x2) para determinar as condições ótimas para produção da amilase. As fermentações foram conduzidas em incubadora bacteriológica a 30ºC e a amilase produzida foi quantificada através da degradação da solução de amido solúvel, sendo os açúcares redutores produzidos quantificados através da reação com ácido dinitrosalicílico. O melhor resultado obtido foi para o intervalo de 14 a 48 horas de fermentação e 42 a 45% de umidade. Durante o processo fermentativo o fungo sintetizou e excretou a enzima sem a necessidade de outro indutor além do resíduo de mandioca, confirmando assim viabilidade da utilização do mesmo como matéria-prima para a fermentação no esta

Palavras chaves

Aspergillus Níger; resíduo; Biotransformação

Introdução

Durante o processamento da mandioca é produzida uma grande quantidade de resíduo, sendo este constituído de casca, entrecasca e pontas. Em média de tudo que é processado 47% torna-se resíduo, o que leva a poluição da água e do solo e também a poluição visual gerada através das montanhas de resíduos que são formadas (CEREDA, 1994; MARTINS et al., 2000). Assim a bioconversão de biomassa residual em compostos orgânicos com possíveis aplicações industriais, como as enzimas, tem sido extensamente estudadas, devido principalmente o baixo custo destes materiais e os produtos de alto valor agregado gerados a partir dos mesmos. Entre as enzimas passiveis de ser obtidas estão as amilases, as quais agem especificamente sobre as ligações glicosídicas do amido atuando na digestão, na germinação de grãos e no crescimento microbiano (HIZUKURI, 1996). Existem diversos tipos de enzimas amilolíticas e elas têm aplicações em vários tipos de indústrias como a de papel, têxtil, panificação, produção de xaropes, álcool, bebidas, dentre outras. Nesse contexto, a fermentação em estado sólido (FES) desempenha um papel de destaque na bioconversão de resíduos, sendo o termo FES aplicado ao crescimento de microrganismos sobre substratos sólidos na ausência de água livre no sistema (ROSA et al., 2011). Portanto o objetivo deste trabalho foi otimizar as melhores condições para a produção da enzima amilase através da fermentação sólida do resíduo de mandioca.

Material e métodos

O resíduo de mandioca utilizado no experimento foi obtido no comércio local de Itapetinga-Ba. Posteriormente este foi submetido a um processo de separação de granulométrica a partir da trituração (20 mesh) em moinho de facas e armazenado em embalagens de polietileno. As fermentações foram conduzidas em erlenmeyer de 125 mL contendo 10g do substrato, sendo cada um inoculado com 107 esporos/grama de substrato e encubados sob temperatura de 30 °C em estufa de cultura bacteriológica. Para a determinação das condições ótimas para produção da amilase, foi realizado um delineamento composto central rotacional (DCCR 2x2) para duas variáveis independentes, sendo elas: Umidade(42,9; 45,0; 50,0; 55,0 e 57,1 %) e tempo de fermentação (14; 24; 48; 72 e 82 horas).A atividade da amilase foi determinada como descrito por Okolo et al.(1995). O mesmo extrato enzimático utilizado na determinação da atividade amilolítica foi utilizado na determinação de proteína por leitura direta em espectrofotômetro UV-Vis (BIOCHROM, modelo 570 Libra) a 280 nm. A atividade especifica (AE) foi calculada a partir da divisão da atividade enzimática pela quantidade de proteína no extrato. Os resultados obtidos foram analisados no software estatístico Statistical Analysis System® (SAS) versão 8.0 considerando o nível de significância de 5%. Finalizado o respectivo tempo de fermentação a cada ensaio foi adicionado 50 mL de água destilada estéril, essa suspensão permaneceu sob agitação orbitalar a 30º C por 30 minutos a 200 rpm. A remoção dos sólidos suspensos foi realizada por prensagem mecânica e extrato obtido centrifugado a 3000 rpm por 15 minutos.

Resultado e discussão

Os resultados obtidos na análise de regressão evidenciaram que as variáveis estudadas possui efeito significativo sobre a produção da amilase, entretanto apenas os efeito linear das mesmas foram significativos a 5% de probabilidade pelo teste F. Na equação 1 pode ser visualizado o modelo matemático obtido, em termos de valores não codificados. A partir do modelo foi plotado um gráfico de curva de contorno com base nas variáveis estudadas (Figura 1). Analisando o gráfico verifica-se que os melhores tempos para a produção da amilase foi no intervalo de 14 a 48 horas, sendo estes valores reduzidos com o aumento do tempo de fermentação. Isto normalmente ocorre para enzimas sintetizadas por fungos filamentosos, pois as mesmas possuem um mecanismo de controle de expressão que pode ser estimulada ou inibida pelo substrato utilizado como meio de consumo (SANTANA et al., 2012). Santos (2013), estudando a produção da β-glucosidase e xilanase a partir da palma forrageira também observou que o aumento do tempo de fermentação promove o aumento da concentração de produtos inibidores e consequentemente a redução da atividade enzimática. Com relação a umidade do substrato nota-se que o aumento da mesma provoca uma redução da produção da amilase. O teor de água adequado para o substrato deve permitir a formação de um filme de água na superfície para facilitar a dissolução e a transferência de nutrientes e oxigênio. Entretanto, os espaços entre as partículas devem permanecer livres para permitir a difusão de oxigênio e a dissipação de calor (SANCHEZ, 2009).

Gráfico de curva de contorno para a atividade enzimática em função da umidade (U) e tempo de fermentação (TP).

Conclusões

Durante o processo fermentativo o Aspergillus Niger sintetizou e excretou a enzima amilase sem a necessidade qualquer outro indutor além do resíduo de mandioca, demostrando desta forma que os mesmos tem potencial para ser utilizado na produção da amilase por fermentação solida.

Agradecimentos

Os autores agradecem ao CNPq e à FAPESB pelo apoio financeiro.

Referências

CEREDA, M. P. Caracterização dos Resíduos da Industrialização da mandioca. In: CEREDA, M. P. Industrialização da Mandioca no Brasil. Paulicélia, São Paulo, SP, p. 11-50, 1994.
HIZUKURI, S. 1996. Starch: analytical aspects. In: Eliasson, A.-C., Editor, 1996. Carbohydrates in Food. Marcel Dekker, New York, pp. 347–429.
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OKOLO, B. N.; EZEOGU, L. I.; MBA, C. N. Production of raw starch digestive amylase by Aspergillus niger grown on native starch sources. Journal of Science of Food and Agriculture, 69, 109-115, 1995.
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SANTOS, T. C. Fermentação em estado sólido do farelo de palma forrageira: obtenção de enzimas industriais e enriquecimento protéico para utilização na alimentação de ruminantes. Itapetinga - BA: UESB, 2013. 128 p. Dissertação (Mestrado em Ciências Ambientais – Área de Concentração em Meio Ambiente e Desenvolvimento).