PRODUÇÃO DE XILANASE A PARTIR DA FERMENTAÇÃO EM ESTADO SÓLIDO DO RESÍDUO DE JACA POR PENICILLIUM ROQUEFORTI

ISBN 978-85-85905-15-6

Área

Bioquímica e Biotecnologia

Autores

Marques, G. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ) ; Pereira, T. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ) ; Montalvão, T.G. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ) ; Franco, M. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ) ; Brito, A. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIA)

Resumo

O presente trabalho teve como objetivo a análise do resíduo de jaca como substrato para a produção de xilanase e quais fatores possuem maior influência nesse processo fermentativo. O rejeito da jaca é um resíduo agroindustrial o qual seu reaproveitamento significa economia de matéria- prima e energia. Foram avaliados o potencial de atividade enzimática em função do tempo de fermentação (44, 72 e 100 h), atividade de água (0,958, 0,962, e 0,966) e temperatura (27, 30 e 33°C). Os resultados demonstraram que o resíduo de jaca é um meio viável para a produção de xilanase com atividade máxima igual a 3,01 U/g em 100h e 33°C e durante o processo fermentativo não houve a necessidade de um meio de indução para a produção da xilanase.

Palavras chaves

biotecnologia; fermentação; enzimas

Introdução

A fermentação em estado sólido (FES) é uma técnica que consiste no crescimento de microrganismo em substratos com baixa quantidade de água livre. Este tipo de fermentação apresenta algumas vantagens em relação à fermentação submersa como o baixo consumo de água e maior rendimento do produto de interesse (ROCHA, 2010). As xilanase são glicosidases responsáveis pela hidrólise da xilana vegetal. Como a hemicelulose é composta principalmente por xilana, temos que a xilanase é umas das enzimas responsáveis pela degradação da hemicelulose (COUGHAM e HAZLEWOOD, 1993). As enzimas microbianas têm diversas aplicações na indústria. Muitos aditivos químicos são substituídos por enzimas, atuando como catalisadores, que apresentam alta conversão e baixa perda de substrato. As xilanases encontram suas principais aplicações na indústria de alimentos como na clarificação de sucos e preparo de pães (PASSARINHO, 2014). Este trabalho teve como objetivo a análise do resíduo de jaca como substrato para a produção de xilanase e quais fatores possuem maior influência nesse processo fermentativo.

Material e métodos

Preparação de resíduo: As amostras do resíduo de Jaca foram cedidas pelo I.F. de Uruçuca. Após a higienização e corte, as amostras foram secas em estufa de secagem TECNAL TE-394/1 a 70°C por 24 horas, e trituradas em moinho de facas tipo Willey (ACB LABOR) a uma granulometria de aproximada de 2 mm e armazenadas em recipientes de polietileno. Inoculação do resíduo: As amostras de resíduo a serem inoculadas foram de 10 g. Em uma cabine de fluxo, as amostras de resíduo são inoculadas com a quantidade de água referente a cada atividade estudada e com o volume de solução de esporos definido anteriormente e colocadas em período de fermentação em estufas BOD em tempos e temperatura a definir. Obtenção do Extrato enzimático: Adicionou-se de tampão citrato 4,8 numa proporção de 5 mL de tampão para 1 g de resíduo utilizado e colocar para agitar em shake a 30°C por 10 minutos a 170 rpm. Após o tempo, extraiu-se mecanicamente o extrato, colocando-os em tubos de ensaio com rosca. Centrifugou-se o extrato por 10 minutos a 4000 rpm. Quantificação da xilanase: A partir do extrato foram feitas as determinações de atividade da xilanase adicionando 1 mL de extrato enzimático a 1 mL de solução 1% de xilana em 0,05 M de tampão acetato pH 5,0. A mistura foi incubada em incubadora tipo SHAKE por 30 minutos a 35 ºC e agitação de 170 rpm. Adiciona-se 2 mL da solução de ácido 3,5-dinitrosalicílico e em seguida leva-se ao banho-maria por 5 minutos a 50°C. A leitura foi feita em espectrofotômetro BEL Photonics UV–M51 em 540 nm usando solução de xilose como padrão (MILLER, 1959). A calibração do zero no aparelho foi feita utilizando um teste em branco, em que 1 mL de água destilada substituía a amostra, seguindo o mesmo procedimento descrito anteriormente.

Resultado e discussão

O resíduo de Jaca foi inoculado com o Penicillium Roqueforti a uma concentração de 10∧7 esporos/g, para 10 g de resíduo. O processo fermentativo foi conduzido com a variação da temperatura (27°C, 30°C e 33°C), tempo (44h, 72h e 100h) e da atividade de água (0,958, 0,962, e 0,966) seguindo um planejamento fatorial 2^3 com triplicata no ponto central. Em uma primeira análise, podemos observar no gráfico de Pareto (Figura 1) que o tempo e a temperatura são fatores que tem significativa influência na fermentação, assim como a interação entre as duas. A concentração do produto aumenta com o tempo em um certo intervalo e logo decresce por uma série de fatores, e a atividade enzimática é um indicativo do fim da reação (Lima et al, 2001). Segundo Lehninger et al (2002), um aumento na temperatura até determinado ponto resulta num aumento da velocidade da reação, a partir desse ponto as enzimas iniciam a desnaturação e atividade começa a reduzir. A curvatura também se apresenta como um fator significativo no gráfico, isso indica que devam existir fatores quadráticos na região observada. A atividade de água não apresentou relevância, sendo, portanto, um fator que não influenciou a fermentação. Para uma melhor análise, é válido observar as curvas de nível da resposta obtida com o planejamento (Figura 2). Este gráfico indica que a melhores atividades de xilanase serão obtidas na região com maior temperatura e maior tempo.

Gráfico de Pareto da influência dos fatores na fermentação do resíduo de jaca.


Curvas de nível da fermentação do resíduo de jaca.

Conclusões

Os resultados mostraram que o resíduo de jaca é um substrato viável para a produção de xilanase. A partir do planejamento fatorial, há a indicação que a atividade de água não é um fator significativo na produção de xilanase a partir do resíduo de jaca fermentado com Penicillium Roqueforti e para obter melhores resultados de atividade pode-se alterar a região experimental, aumentando o tempo e a temperatura da fermentação.

Agradecimentos

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

Referências

ROCHA, C. P.. Otimização da Produção e separação de Enzimas por Aspergillus niger em Fermentação em Estado Sólido. 2010. 136f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia.

COUGHLAN, M. P. e HAZLEWOOD G. β-1,4-D-Xylan-degrading enzyme systems: Biochemistry, molecular biology and applications. Biotechnol. Appl. Biochem. 17, 259-289, 1993

PASSARINHO, Amanda Tafuri Paniago. Produção e caracterização de xilanases derivadas do gene xyna de orpinomyces pc-2 e avaliação da eficiência para hidrólise de farinha e clarificação de suco. 2014. 61f. Dissertação (Mestrado em Biotecnologia) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto.

MILLER, G. L. Use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of reducing sugar. Analytical Chemistry, n.31, 426–428, 1959

Lima, U.A., Aquarone,E., Borzani,W., Schmidell,W.. Biotecnologia industrial. VOL 3: Processos Fermentativos e Enzimáticos. 1ªed. Editora Edgard Blucher LTDA, 2001.

LEHNINGER, A. L.; NELSON, D. L.; COX, M. M. Princípios de Bioquímica. 3 ed.. São Paulo: Sarvier, p100-650, 2002.