Avaliação do tempo de fermentação para obtenção de celulase empregando Botritys sp. em diferentes resíduos agroindustriais

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Bioquímica e Biotecnologia

Autores

Pereira Silva, T. (UFAL) ; Sarmento de Albuquerque, F. (UFAL) ; M. Mendonça, F.K. (UFAL) ; Caetano, L.C. (UFAL) ; Vieira Pereira, H.J. (UFAL)

Resumo

A obtenção de enzimas microbianas vem recebendo grande atenção nas últimas décadas, tendo em vista que as mesmas possuem um grande valor devido à ampla aplicação industrial. Diante disso, esse trabalho buscou a determinação da atividade da celulase produzida pelo fungo Botrytis sp., utilizando meios de cultura alternativos (Batata dextrose – enriquecido com papel Whatman n°1, fibra de coco, pó de serra e bagaço de cana). O estudo concluiu que o microrganismo foi capaz de produzir a celulase em todos os meios estudados, e o bagaço de cana em 144 horas de cultivo foi onde encontrou a maior atividade. Concluiu-se que o bagaço de cana e que o fungo Botrytis sp. podem ser aplicados na obtenção de celulase.

Palavras chaves

Celulase; Botrytis sp.; Resíduos

Introdução

Os recentes avanços na biotecnologia tem permitido a produção dos mais variados bioprodutos a partir de diversos substratos, dentre eles se destacam as enzimas que possui uma demanda mundial cada vez maior. O mercado global de enzimas industriais aumentou de aproximadamente US$ 4,5 bilhões em 2012, para cerca de US$ 4,8 bilhões em 2013, sendo esperado um alcance de US$ 7,1 bilhões para 2018 (BCC RESEARCH, 2014). Dentre as enzimas mais comercializadas destacam-se as celulases, que são enzimas responsáveis pela degradação da celulose, principal composto presente nas células vegetais (CASTRO et al., 2010). Partindo desses pressupostos, vê-se que elas, apresentam um grande potencial para aplicação em diversos setores industriais, tais como a de papel, alimentação animal e humana, e produção de açucares fermentáveis para a conversão em biocombustíveis (KOCABAS et al., 2015). O Brasil se destaca mundialmente como um dos maiores produtores agrícolas, e isso por sua vez gera uma demanda cada vez maior de resíduos de composição celulósica sem fins específicos (MANDER et al., 2014). A hidrólise enzimática de polissacarídeos vegetais apresenta vantagens comparadas à utilização de catalisadores químicos, no entanto, enfrenta algumas restrições tecnológicas, sendo o custo de produção desses biocatalizadores um dos maiores problemas (SANTOS et al., 2015). Dentre as alternativas existentes para redução do custo de produção dessas enzimas, está o emprego de resíduos agroindustriais para o cultivo de microrganismos (MAEDA et al., 2011). Considerando estes aspectos, o objetivo deste trabalho foi avaliar a produção enzimática de celulases pelo fungo filamentoso Botrytis sp. por fermentação líquida e sólida em diferentes substratos, tais como bagaço de cana,fibra de coco e pó de madeira.

Material e métodos

O microrganismo utilizado foi o fungo filamentoso Botrytis sp. o qual foi obtido da coleção de microrganismos do Laboratório de biotecnologia de plantas e microrganismos endofíticos da Universidade Federal de Alagoas- Campus Maceió. A repicagem das cepas foi feita em meio de cultura de ágar- dextrose-batata (BDA) em placas de petri incubadas em câmara de germinação BOD com temperatura controlada de 25ºC por 10 dias. As amostras de bagaço de cana, coco e pó de madeira foram fornecidas por indústrias localizadas na cidade de Maceió (Alagoas, Brasil). O material foi seco ao sol durante um período de 24 horas e em estufa com circulação forçada de ar por mais 24 horas a 65°C. Após a secagem, o resíduo foi triturado em moinho de laminas tipo Willye, com abertura de 2 mm, e peneirado (20 mesh). A fermentação liquida foi conduzida em erlenmeyers de 250 mL, contendo meio BD (batata – dextrose) e água destilada estéril e enriquecido com tiras de papel Whatman n°1 (1,0 cm x 1,0 cm) 3,5% p/v, inoculado numa concentração 107 esporos/mL por 10 dias, sob agitação de 200 rpm em incubadora shack a 25ºC. As fermentações sólidas foram conduzidas em erlenmeyer de 150 mL contendo 5 g do resíduo, foram adicionados ao meio a quantidade de 107 esporos por grama de substrato e água destilada esterilizada até atingir umidade desejada (50%) e incubados em câmara de germinação BOD com temperatura controlada de 25ºC por 10 dias. A obtenção do extrato enzimático bruto em abas as fermentações foram efetuadas por prensagem mecânica e o líquido homogêneo centrifugado a 4000 rpm por 15 minutos. A cada 24 horas foram aferidas a atividade celulase pelo método de DNS proposto por Miller 1959. As amostras foram homogeneizadas e a absorbância a 540 nm aferida em espectrofotômetro.

Resultado e discussão

O resultado experimental obtido a partir das condições determinadas para a fermentação líquida e fermentação sólida para otimização da produção de celulase podem ser observados na figura 1. A fermentação líquida e as fermentações dos resíduos foram conduzidas até a observação da queda na atividade hidrolítica. No processo fermentativo utilizando o meio contendo batata, dextrose, água e enriquecido por papel whatman n°1 (1,0 cm x 1,0 cm), obteve-se máxima atividade enzimática em 96 horas, a fibra de coco em 72 horas, o pó de serra em 216 horas e o bagaço de cana em 144 horas. Através dos resultados constatou-se que o tempo de fermentação variou significativamente com o tipo de substrato utilizado. Apresar de todos os meios serem fontes ricas de celulose, o bagaço de cana apresentou uma atividade superior e muito significativa em relação aos outros, mais do dobro do segundo melhor substrato. Uma hipótese para este resultado seria que a presença de outros nutrientes pode ter contribuído para o crescimento do microrganismo. Sena, et al. 2016, obtiveram a maior atividade celulase em 144 horas utilizando um fungo filamentoso em bagaço de cana. Peixoto, et al. 2010, para o Trichoderma reesei, cultivado em bagaço de cana-de-açúcar e apresentou a atividade máxima em 360 horas de cultivo. Barros, et al. 2014, utilizando como substrato a combinação da palha da cana e o farelo de trigo inoculado com o fungo filamentoso, obtiveram a maior atividade enzimática em 120 horas de cultivo. Os resultados obtidos evidenciam que a produção de celulases depende de muitos fatores, como o tipo de substrato, os nutrientes presentes no mesmo e as condições de cultivo, já que o mesmo fungo, em condições padronizadas, se desenvolveu diferentemente nos meios estudados.

Perfil fermentativo para a atividade celulase pelo fungo filamentoso Botrytis sp. (A)Meio BD,(B) Fibra de coco,(C)Pó de madeira,(D)Bagaço de cana.

Conclusões

Os resultados experimentais confirmaram a viabilidade da produção da celulase a partir da inoculação do Botrytis sp., em todos os meios estudado, no entanto no bagaço de cana pode ser observado uma maior produção de celulase com uma atividade hidrolítica muito superior aos demais. É importante ressaltar que o fungo excretou a enzima tendo como indutor ou suprimento apenas os resíduos descritos e água.

Agradecimentos

Os autores agradecem o apoio da CAPES, UFAL e FAPEAL.

Referências

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