ISBN 978-85-85905-10-1
Área
Bioquímica e Biotecnologia
Autores
Oliveira, S.D.J. (UFRN) ; Souza Filho, P.F. (UFRN) ; Batista, M.C. (UFRN) ; Macedo, G.R. (UFRN)
Resumo
A produção de pectinase foi investigada utilizando o fungo Penicillium chrysogenum no processo de fermentação semi-sólida (FSS) do pedúnculo de caju adicionado de pectina cítrica usada para indução. Foi elaborado um planejamento experimental fatorial para se investigar a influência da umidade e da concentração de pectina cítrica adicionada no meio inicial. A umidade mostrou-se estatisticamente significativa e a atividade da enzima foi máxima (82,07 UI/mL) quando se utilizou 60% de umidade inicial e solução nutritiva contendo 4% de pectina cítrica. Microrganismo e substrato utilizados apresentaram potencial para processos de produção de enzimas em cultivo semi-sólido.
Palavras chaves
pectinase; bagaço de caju; Penicillium chrysogenum
Introdução
Os resíduos agroindustriais lignocelulósicos são constituídos por compostos orgânicos que podem ser empregados em bioprocessos, por representarem uma abundante fonte de açúcares. Segundo Pinho (2011), dentre as diferentes biomassas que compõem os materiais lignocelulósicos o bagaço do pedúnculo do caju merece destaque por ser um subproduto da indústria brasileira, com uma produção em torno de 2 milhões de toneladas/ano e aproveitamento total de apenas 20% (OLIVEIRA e ANDRADE, 2007). Este resíduo agroindustrial apresenta em sua composição cerca de 24,6% de celulose, 15,1% de hemicelulose e 24,6% de lignina (SILVA NETO et al., 2011). Uma alternativa para o aproveitamento desse resíduo é a sua utilização como fonte de carbono na produção de enzimas através da fermentação semi-sólida (FSS), apresentando, vantagens como menor geração de efluentes, diminuição do risco de contaminação do meio e menor exigência de água (CAMPOS et al., 2003; SANTOS, 2008). As enzimas pectinolíticas são produzidas por várias espécies de microrganismos, agindo na hidrólise das substâncias pécticas presentes na lamela média e na parede celular primária das plantas superiores (SOARES et al., 2001). Suas aplicações industriais são diversas, incluindo a melhora no rendimento e na clarificação de sucos (SILVA et al., 2002). No presente estudo avaliou-se, através da metodologia do planejamento experimental fatorial, a influência da umidade inicial do meio e da concentração de pectina na solução salina nutriente sobre a produção de pectinase através da FSS, usando como substrato o pedúnculo de caju seco e o fungo filamentoso Penicillium chrysogenum
Material e métodos
Resíduo de caju, gentilmente cedido pela empresa CIONE, localizada em Fortaleza, foi lavado em água corrente, triturado, peneirado e, a seguir, lavado para a retirada dos açúcares de acordo com Fawole & Odunfa (2003) e seco em estufa com circulação forçada de ar por 48 horas a 70 ºC. O fungo filamentoso Penicillium chrysogenum da linhagem (807) da coleção ARS Culture Collection – BFPM Research Unit, National Center for Agriculture Utilization Research foi utilizado neste trabalho. O microrganismo foi mantido a 30 °C em placas com ágar batata dextrose. O inóculo para a FSS foi obtido seguindo metodologia da EMBRAPA (FARINAS et al., 2008). As fermentações foram realizadas em frascos Erlenmeyer de 250 mL contendo pedúnculo de caju (5 g), inóculo, obtendo-se uma concentração inicial de 1,0 x 106 esporos/g de meio sólido (COELHO et al., 2001), e solução salina nutriente (KH2PO4 2 g/L, MgSO4.7H2O 2 g/L, (NH4)2SO4 2 g/L e Pectina Cítrica 1, 2 ou 3 g/L, pH corrigido para 4,5), cuja quantidade variou de acordo com a umidade desejada (60, 65 e 70%) através de um planejamento experimental 2² com três repetições no ponto central. O meio, depois de esterilizado, foi inoculado e incubado em estufa bacteriológica a 30 °C. A fermentação transcorreu por 120 horas. Em seguida, foi realizada a etapa de extração da enzima, seguindo metodologia de Coelho et al. (2001). A atividade da pectinase foi expressa em unidades por mililitro do sobrenadante (UI/ml) (BARACAT et al., 1989). Uma unidade de atividade enzimática foi definida como a quantidade de enzima necessária para liberar 1 µmol de ácido galacturônico por hora nas condições do teste. Os ensaios de atividade foram realizados em triplicata. A concentração de ácido galacturônico foi determinada pelo método do DNS (MILLER, 1959).
Resultado e discussão
A atividade máxima da Pectinase foi obtida na umidade de 60% e concentração de
pectina na solução salina nutriente de 4%, alcançando valor de 82,07 UI/mL de
extrato enzimático. Os demais valores podem ser vistos na Figura 1. O diagrama de
Pareto (Figura 2A) mostra que a umidade foi estatisticamente significativa na
atividade da pectinase para um nível de 95% de confiança dentro da faixa estudada.
A umidade inicial do meio mostrou-se inversamente proporcional à atividade de
pectinase, tendo sido obtidos os melhores resultados a 60% de umidade. Olsson et
al. (2003) obtiveram atividade de 48,6 UI/mL utilizando T. reesei e polpa de
beterraba sacarina em FES por 58 horas.
Planejamento fatorial 2² e resultados da atividade de pectinase produzida pelo fungo P.chrysogenum
Gráfico de Pareto da Umidade e da Concentração de Pectina e da Interação entre elas para atividade de pectina produzida pelo P.chrysogenum.
Conclusões
A utilização da fermentação semi-sólida permitiu o aproveitamento do resíduo do pedúnculo de caju, agregando valor ao produto de descarte e diminuindo o impacto ambiental, causando também uma redução nos custos do processo fermentativo. O fungo Penicillium chrysogenum apresentou atividades enzimáticas de 82,07 UI/mL para Pectinase. A redução da umidade resultou em um aumento estatisticamente significativo (95% de confiança) da atividade de Pectinase.
Agradecimentos
Aos órgãos de fomento CAPES e CNPQ e à UFRN.
Referências
BARACAT, M.C., VALENTIM, C., MUCHOVEJ, J.J., SILVIA, D.O., 1989. Selection of pectinolytic fungi for degumming natural fibres. Biotechnology Letters vo. 1, 809–902.
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SOARES, M. M. C. N.; SILVA, R.; CARMONA, E. C.; GOMES, E. Pectinolytic enzyme production by Bacillus species and their potencial application on juice extraction. World Journal of Microbiology & Biotechnology, v. 17, p. 79-82, 2001.
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