Otimização da produção de pectinases e de B- glicosidase do fungo annulohypoxylon stygium DR47 em resíduos agroindustriais

Abstract

Enzimas vem sendo amplamente aplicadas industrialmente devido a sua capacidade de otimizar processos. Entretanto, como o custo deste biocatalisador influencia na viabilidade final do processo, uma alternativa para reduzir o custo de enzimas fúngicas é o uso de resíduos agroindustriais como substratos na sua produção. Uma aplicação em potencial para enzimas é na produção de biocombustível a partir do bagaço da cana-de-açúcar – material lignocelulósico composto basicamente por celulose, hemicelulose e lignina -, no entanto para que este material seja degradado em açúcares fermentescíveis é necessário o uso de coquetéis celulolíticos, um conjunto de enzimas capazes de catalisar tal hidrólise, β-glicosidase é uma enzima presente nestes coquetéis. Tendo isso em vista, este trabalho teve como objetivo otimizar a produção de pectinase e β-glicosidase, pelo fungo endofítico Annulohypoxylon stygium DR47, utilizando resíduos agroindústrias como substrato, em cultivo submerso. Inicialmente uma padronização do inóculo foi realizada. A melhor produção enzimática ocorreu com um pré-inóculo, incubado por 48h, contendo a biomassa micelial fragmentada em blender e cultivada em frutose (2 gL-1), como fonte de carbono. Posteriormente ensaios contendo resíduos agroindustriais no meio de produção enzimática foram feitos para definir qual apresentava maior potencial para a produção conjunta das enzimas estudadas. O bagaço cítrico foi o material que se mostrou um bom substrato para a produção de ambas enzimas (2.36 Upectinase.mL-1; 1.82 Uβ-Glicosidase.mL-1), já o bagaço de maçã (2.92 Upectinase.mL-1; 0.03 Uβ-glicosidase.mL-1) e o farelo de soja (0.65 Upectinase.mL-1; 2.54 Uβ-glicosidase.mL-1) foram bons substratos somente para pectinase ou para β-glicosidase. Com estes resultados, escolheu-se utilizar o bagaço cítrico para o planejamento experimental, no qual utilizou-se a metodologia de Plackett & Burman para seleção dos componentes do meio de cultura que afetam significativamente a secreção de pectinase e β-glicosidase pelo fungo, Para pectinase obteve-se diferença estatisticamente significativa na dosagem feita em 144h, que revelou um efeito negativo na adição de ZnSO4 ao meio e positivo para os componentes: Ureia, (NH4)2SO4 e MnSO4. Diferenças significativas na secreção de β-Glicosidase foram observadas nas dosagens feitas em 72 e 144h, mostrando um efeito positivo na adição de Ureia e peptona no meio de cultivo. Contudo, para otimização da produção, mais experimentos utilizando delineamentos compostos centrais devem ser realizados para avaliar o comportamento da Ureia, (NH4)2SO4 e MnSO4 na produção das enzimas estudadas.

Enzymes have been widely applied industrially because of their ability to optimize processes. However, the cost of enzymatic hydrolis influences the final process viability; an alternative to reduce the cost of fungal enzymes is the use of agro-industrial residues as substrates in their production. A potential application for enzymes is in the production of biofuel from sugarcane bagasse - a lignocellulosic material composed basically of cellulose, hemicellulose and lignin - for this material to be degraded in fermentable sugars, it is necessary to use cellulolytic cocktails, an enzymatic mixture capable of catalyzing this hydrolysis. β-glucosidase is an enzyme present in these cocktails. This study aimed to optimize the production of pectinase and β-glucosidase by the endophytic fungus Annulohypoxylon stygium DR47 using agro-industrial residues as substrate in submerged culture. Initially was performed the inoculum standardization. The best enzymatic production was verified with a pre-inoculum, incubated for 48h, containing a blender fragmented mycelium cultivated in fructose (2 gL-1), as a carbon source . Subsequently, tests containing agro-industrial residues in the enzymatic production medium were done to determine which residue possess high production of both enzymes. The citrus bagasse was the best substrate for the production of both enzymes (2.36 Upectinase.mL-1; 1.82 Uβ-glucosidase.mL-1). Apple bagasse (2.92 Upectinase.mL-1; 0.03 Uβ-glucosidase.mL-1) and soybean bran (0.65 Upectinase.mL-1; 2.54 Uβ-glucosidase.mL-1) were good substrates only for pectinase or β-glucosidase. In this way, it was chosen citrus bagasse for experimental design using Plackett & Burman methodology to select culture media components that significantly affect the secretion of pectinase and β-glucosidase. Enzymatic activities were measured at 48, 72 and 144 h. For pectinase, a statistically significant difference was observed only at 144h and showed a negative effect of ZnSO4 and positive for urea, (NH4)2SO4 and MnSO4. Significant differences in β-glucosidase production were observed at 72 and 144 h, and showed a positive effect of urea and peptone. However, for optimization of production, further experiments using central composite design should be performed to evaluate the behavior of urea, (NH4)2SO4 and MnSO4 in the production of the enzymes studied.