ISBN 978-85-85905-15-6
Área
Bioquímica e Biotecnologia
Autores
Pereira Silva, T. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ) ; Lima Marques, G. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ) ; Nascimento Ferreira, A. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIA) ; de Brito, A.R. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIA) ; dos Santos Reis, N. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIA) ; de Almeida Antunes Ferraz, J.L. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ) ; Pereira Montalvão, T.G. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ) ; Franco, M. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ)
Resumo
A obtenção de enzimas vem recebendo grande atenção nas últimas décadas, tendo em vista que as mesmas possuem um grande valor devido à ampla aplicação industrial. Os estudos foram realizados para determinar as melhores condições para a produção da enzima CMCase, pelo fungo Aspergillus sp.. As variáveis estudadas foram o tempo ( 24, 48, 72, 96 horas) e a atividade de água (aw) ( 0,986, 0,989, 0,992) e o substrato foi o farelo de mandioca. Os experimentos foram conduzidos por fermentação em estado sólido em incubadora bacteriobiológica refrigerada a 35ºC. Os resultados apresentam a maior produção de CMCase foi de 3,29 U/g em 48 horas de fermentação e 0,986 de aw. Concluiu-se que o farelo de mandioca e que o fungo Aspergillus sp.pode ser utilizado para a produção da enzima CMCase.
Palavras chaves
Aspergillus sp; CMCase; Fermentação
Introdução
A mandioca é um tubérculo de origem sul americano, se adaptar facilmente ao clima tropical. De acordo com PANDEY et al (2000) a mandioca é a sexta cultura mais importante do mundo e representa um alimento básico para mais de 700 milhões de pessoas em muitos países. No Brasil o plantio da mandioca, macaxeira ou aipim, ocorre em todos os estados, e diante disso tornou-se o segundo maior produtor mundial. Durante o processamento da mandioca é produzida uma grande quantidade de resíduo, sendo este constituído de casca, entrecasca e pontas. O farelo de mandioca é o subproduto do beneficiamento da farinha, é destinada a ração animal entre outros. Em média de tudo que é processado em torno de 47% torna-se resíduo, o que leva a poluição da água e do solo e também a poluição ambiental gerada através das grandes quantidades de resíduos que são formadas (CEREDA, 1994; MARTINS et al., 2000). Nesse contexto, a fermentação em estado sólido (FES) atua como uma possibilidade eficaz, já que a mesma utiliza esses rejeitos da agroindústria como substrato nos bioprocessos. A fermentação no estado sólido (FES) pode ser definida como o processo que se refere à cultura de microrganismos sobre ou dentro de partículas em matriz sólida (substrato ou material inerte), onde o conteúdo de líquido (substrato ou meio umidificante) ligado a ela está a um nível de atividade de água que, por um lado, assegure o crescimento e metabolismo das células e, por outro, não exceda à máxima capacidade de ligação da água com a matriz sólida (DEL BIANCHI et al., 2001). Na Fermentação em Estado Sólido, os fungos filamentosos representam os micro-organismos mais promissores, pela variedade de produtos de seu metabolismo e devido ao desenvolvimento das hifas que permite aos mesmos maiores penetrações no substrato e nas regiões porosas entre partículas da matéria-prima. O fungo filamentoso do gênero Aspergillus são os mais promissores na produção de biocompostos, uma vez que além de incrementar o teor protéico, este fungo pode excretar cerca de 20 tipos diferentes de enzimas (SILVEIRA et al., 2007). LEE et al. (2002) destaca que, principalmente, três enzimas estão envolvidas na degradação da celulose: endoglucanase (endo-1,4-β-D-glucanase, EC 3.2.1.4), celobiohidrolase (exo-1,4-β-D-glucanase, EC 3.2.1.91) e β- glicosidase (1,4-β-D-glicosidase, EC 3.2.1.21). O uso dessas enzimas em processos industriais tem se demonstrado cada vez mais promissor. As enzimas celulolíticas se destacam no beneficiamento de produtos de indústrias têxteis, de papel, farmacêutica, alimentícia, dentre outras (ABDESHAHIAN et al., 2011; MALIK et al., 2010; OBEROI et al., 2010). Este trabalho teve como objetivo estudar o efeito do tempo de fermentação e da umidade sobre a atividade cinética da endoglucanase (CMCase), produzida por meio da fermentação em estado sólido sobre o farelo de mandioca com auxílio do fungo Aspergillus sp..
Material e métodos
O micro-organismo utilizado foi o fungo filamentoso Aspergillus sp., proveniente da cepa do Laboratório de resíduos agroindustriais (LABRA-UESB). A cultura foi esporulada em BDA e suspensa em solução de Tween 80 e contada em câmara de Neubauer, utilizando uma concentração de 107 esporos/g. O farelo de mandioca utilizado foi obtido de uma agroindústria de beneficiamento de alimentos localizada na região sudoeste da Bahia, esse farelo foi submetido a um processo de separação granulométrica, a partir da trituração (20 mesh) em moinho de facas tipo Willey e armazenado a temperatura ambiente. As fermentações foram conduzidas em erlenmeyer de 150 mL contendo 10g do substrato, em seguida foram adicionados diferentes volumes de água estéril até a seguinte atividade de água (0,986, 0,989, 0,992), sendo cada um inoculado com 107 esporos/grama de substrato. As incubações ocorreram em diferentes tempos de fermentação (24 h, 48 h, 72 h,96h), todos a 35 °C em estufa de cultura bacteriológica. Após o processo fermentativo, a cada ensaio foi adicionado 50 mL de tampão citrato 50 mM e pH 4,0, essa suspensão permaneceu sob agitação orbitalar a 30º C por 20 minutos a 200 rpm. A obtenção do extrato enzimático bruto foi efetuada por prensagem mecânica e o líquido homogêneo centrifugado a 4000 rpm por 15 minutos. A atividade da enzima endoglucanase (CMCase) foi determinada por meio da dosagem dos açúcares redutores produzidos na degradação enzimática da carboximetilcelulose (Cromoline) a 2%p/v diluído em solução de citrato de sódio com o pH 4,8 a 50 mM e sua quantificação ocorreu por meio do método do ácido dinitrosalicílico (DNS) (MILLER,1959).
Resultado e discussão
Dentre todos os resultados observados (figura 1) a maior produção enzimática
obtida (3,29 U/g) foi no tempo de 48 horas e a 0,986 de atividade de água
enquanto que a menor produção enzimática (1,25 U/g) ocorreu no tempo de 24
horas e a 0,986 de atividade de água. Observa-se que a atividade de água não
foi significativa, já que se obteve a maior e a menor atividade enzimática
no mesmo ponto.
Segundo CATÃO (1998) dentre os atributos que permitem o crescimento de
microrganismos agindo na destruição de produtos agrícolas, inclui-se a
habilidade para crescer em níveis de atividade de água reduzida, dentro de
uma faixa de 0,65 a 0,95 ou acima. De acordo com PELIZER et al. (2003) a
atividade de água influencia o crescimento microbiano e processos biológicos
e enzimáticos. Cada microrganismo possui um limite mínimo de atividade de
água para realizar suas atividades metabólicas. Portanto, a atividade de
água para fungos é em torno de 0,70; para leveduras 0,80 e, para bactérias,
0,90. Diante disso os valores de aw utilizados no experimento não
comprometem o crescimento do fungo.
Houve um crescimento na atividade da enzima CMCase em função do tempo de
fermentação, em até 48 horas ocorreu o máximo de produção, com uma redução
dessa atividade nas horas seguintes. A maior atividade enzimática pode ser
explicada pela maior afinidade do fungo por baixos valores de atividade de
água, isso se confirma já que o maior resultado foi em 0,986 de aw.
PALACIOS-CABRERA et al. (2005) relatam que o crescimento de Aspergillus não
é afetado por baixas umidades em temperaturas de 25 a 35 °C.
A queda nos valores de atividade enzimática pode ser explicada pelo
esgotamento de nutrientes disponíveis para o desenvolvimento do fungo ao
longo das horas e em contrapartida diminui a obtenção de enzimas altamente
ativas.
FERREIRA et al. (2011) relatam que obtiveram em 48 horas de fermentação uma
atividade de CMCase de 0,886, 0,847 e 0,876 U/g em resíduo de cajá. Diante
disso vê se que o presente trabalho atingiu valores superiores com 3,29 U/g
de atividade enzimática.
Efeito da atividade de água (aw) e do tempo de fermentação sobre a atividade enzimática (U/g). (a) Aw = 0,986; (b) Aw = 0,989; (c) Aw = 0,992
Conclusões
Verificou-se que o resíduo de mandioca pode ser utilizado para a produção da enzima endoglucanase (CMCase), e que o fungo Aspergillus sp. pode ser utilizado como agente de fermentação neste processo, pois demonstrou potencial para a produção da enzima de interesse.
Agradecimentos
Os autores agradecem ao CNPq e à FAPESB pelo apoio financeiro.
Referências
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CASTRO, A. M.; PEREIRA, N. Produção, propriedades e aplicação de celulases na hidrólise de resíduos agroindustriais. Química Nova, São Paulo, v. 33, n. 1, p. 181-188, 2010.
Catão, M.N.S. Identificação de fungos filamentosos e contaminantes na farinha de mandioca (Manihot esculentaCrantz) comercializada em João Pessoa. In: Congresso Brasileiro de Ciência e Tecnologia de Alimentos, 16, 1998, Rio de Janeiro, Anais... Rio de Janeiro: SBCTA, 1998. v.1, p.919-922.
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.
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FERREIRA, A.N.; PACHECO, C. S. V.; TAVARES, I. M. de C.; ROCHA, T. J. O.; FRANCO, M., Aplicação da fermentação em estado sólido na biotransformação do resíduo do cajá. Revista Acadêmica : Ciências Agrárias Ambiente, Curitiba, v. 9, n. 2, p. 207-213, abr./jun. 2011
MILLER, G. L. Use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of reducing sugar. Analytical Chemistry, Washington, v. 31, n. 3, p. 426-428, 1959.
PALACIOS-CABRERA, H.; TANIWAKI, M. H.; HASHIMOTO, J. M.; MENEZES, H. C. Growth of Aspergillus ochraceus, A. carbonarius and A. niger on culture media at different water activities and temperatures. Brazilian Journal of Microbiology, São Paulo, v. 36, n.1, p. 24-28, 2005.
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Pelizer, L.H.; Danesi, E.D.G.; Rangel, C.O.; Sassano, C.E.N.; Sato, S.; Moraes, I.O. Influence of inoculum age and con-centration in Spirulina platensis cultivation. Journal of Food Engineering, New York, v.56, n.3, p.371-375, 2003.
SILVEIRA, C.M.; FURLONG, E.B. Caracterização de compostos nitrogenados presentes em farelos fermentados em estado sólido. Ciências Tecnológicas de Alimentos, Campinas, v. 27, n. 4, p.805-811, 2007
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