Produção de enzimas por fungos em fermentação semi-sólida utilizando bagaço de coco e pedúnculo de caju como substratos

The production of enzymes by microorganisms using organic residues is important and it can be associated with several applications such as food and chemical industries and so on. The objective of this work is the production of CMCase, Xylanase, Avicelase and FPase enzymes by solid state fermentation (SSF) using as substrates: bagasse of coconut and dried cashew stem. The microorganisms employed are Penicillium chrysogenum and an isolated fungus from the coconut bark (Aspergillus fumigatus). Through the factorial design methodology and response surface analysis it was possible to study the influence of the humidity and pH. For Penicillium chrysogenum and the isolated fungus, the coconut bagasse was used as culture medium. In another fermentation, it was used the mixture of coconut bagasse and cashew stem. Fermentations were conducted using only the coconut bagasse as substrate in cultures with Penicillium chrysogenum fungus and the isolated one. A mixture with 50% of coconut and 50% of cashew stem was employed only for Penicillium chrysogenum fungus, the cultivation conditions were: 120 hours at 30 °C in BOD, changing humidity and pH values. In order to check the influence of the variables: humidity and pH, a 2 2 factorial experimental design was developed, and then two factors with two levels for each factor and three repetitions at the central point. The levels of the independent variables used in ascending order (-1, 0, +1), to humidity, 66%, 70.5% and 75% and pH 3, 5 and 7, respectively. The software STATISTICA TM (version 7.0, StatSoft, Inc.) was used to calculate the main effects of the variables and their interactions. The response surface methodology was used to optimize the conditions of the SSF. A chemical and a physic-chemical characterization of the coconut bagasse have determined the composition of cellulose (%) = 39.09; Hemicellulose (%) = 23.80, Total Lignin (%) = 36.22 and Pectin (%) = 1.64. To the characterization of cashew stem, the values were cellulose (g) = 15.91 Hemicellulose (%) = 16.77, Total Lignin (%) = 30.04 and Pectin (%) = 15.24. The results indicate the potential of the materials as substrate for semisolid fermentation enzyme production. The two microorganisms used are presented as good producers of cellulases. The results showed the potential of the fungus in the production of CMCase enzyme, with a maximum of 0.282 UI/mL and the Avicelase enzyme the maximum value ranged from 0.018 to 0.020 UI/ mL, using only coconut bagasse as substrate. The Penicillium chrysogenum fungus has showed the best results for CMCase = 0.294 UI/mL, FPase = 0.058 UI/mL, Avicelase = 0.010 UI/mL and Xylanase = 0.644 UI/ mL enzyme, using coconut bagasse and cashew stem as substrates. The Penicllium chrysogenum fungus showed enzymatic activities using only the coconut as substrate for CMCase = 0.233 UI/mL, FPase = 0.031 to 0.032 UI/ mL, Avicelase = 0.018 to 0.020 UI/mL and Xylanase = 0.735 UI/ mL. Thus, it can be concluded that the used organisms and substrates have offered potential for enzyme production processes in a semi-solid cultivation

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

A produção de enzimas por microrganismos utilizando resíduos agroindustriais é importante e pode estar associada a diversas aplicações, tais como indústrias de alimentos, química, têxtil entre outras. O objetivo deste trabalho é a produção de enzimas CMCase, Xilanase, Avicelase e FPase através da fermentação em estado sólido (FES), usando como substrato o bagaço do coco verde e o pedúnculo de caju seco, utilizando os microrganismos Penicillium chrysogenum e um fungo isolado da casca do coco (Aspergillus fumigatus). A metodologia do planejamento experimental fatorial e análise de superfície de resposta estudou a influência da variação da umidade e do pH. Foram realizadas fermentações usando o bagaço do coco como substrato, nos cultivos utilizando o Aspergillus fumigatus e o fungo Penicillium chrysogenum, e uma mistura com 50% de bagaço do coco e de 50% do pedúnculo de caju com o fungo Penicillium chrysogenum, as condições de cultivo foram: 120 horas a 30 °C em BOD, variando umidade e pH. Com o objetivo de verificar a influência das variáveis: umidade e pH, foi elaborado um planejamento experimental fatorial 2 2 , sendo então dois fatores e dois níveis para cada fator com três repetições no ponto central. Os níveis das variáveis independentes utilizadas foram, na ordem crescente (-1, 0, +1), para umidade 66%, 70,5% e 75% e para o pH 3, 5 e 7. Foi usado o programa computacional STATISTICA TM (versão 7.0, da StatSoft, Inc.) para calcular os efeitos principais das variáveis e suas interações. A metodologia de superfície de resposta foi usada para avaliar as condições da FES. A caracterização química e físico-química do bagaço do coco verde determinou as composições de Celulose (%) = 39,09; Hemicelulose (%) = 23,80; Lignina Total (%) = 36,22 e de Pectina (%) = 1,64. Já para a caracterização do pedúnculo de caju os valores foram de Celulose (g) =15,91; Hemicelulose (%) = 16,77; Lignina Total (%) = 30,04 e Pectina (%) = 15,24. Os resultados obtidos indicam o potencial dos materiais como substrato para fermentação semi sólida visando produção de enzimas. Os dois microrganismos utilizados apresentaram como bons produtores de celulases. Os resultados mostraram o potencial do fungo isolado na produção da enzima CMCase, com valor máximo de 0,282 UI/mL e para a enzima Avicelase o valor máximo variou entre 0,018 0,020 UI/mL, usando apenas o bagaço do coco como substrato. O fungo Penicillium chrysogenum apresentou os melhores resultados para as enzimas CMCase = 0,294 UI/mL, FPase = 0,058 UI/mL, Avicelase = 0,010 UI/mL e Xilanase = 0,644 UI/mL, usando o bagaço do coco e o pedúnculo de caju como sustratos. O fungo Penicllium chrysogenum apresentou atividades enzimáticas usando apenas o coco como substrato, para CMCase = 0,233 UI/mL, FPase = 0,031 0,032 UI/mL, Avicelase = 0,018 0,020 UI/mL e Xilanase = 0,735 UI/mL. Portanto, concluiu-se que os microrganismos e os substratos utilizados apresentam potencial para processos de produção de enzimas em cultivo semi-sólido