Produção de poligalacturonase pela linhagem Aspergillus niger mutante 3T5B8 por fermentação semi-sólida em biorreatores de coluna

Abstract

O cultivo do fungo mutante Aspergillus niger 3T5B8 foi realizado em biorreatores de coluna contendo meio semi-sólido, visando a produção de poligalacturonase. Com o intuito de estabelecer as condições ótimas de fermentação, dentro dos intervalos avaliados, foram realizadas fermentações com período estabelecido de 48 horas, utilizando-se um planejamento experimental fatorial 32 e os resultados foram avaliados usando o programa computacional STATISTICA for Windows. Inicialmente, avaliou-se os efeitos das concentrações do resíduo de maracujá (CM) e de (NH4)2SO4 (CS) , em meio de farelo de trigo. A atividade poligalacturonase máxima de 9,96 U/mL foi obtida nas concentrações de resíduo de maracujá e (NH4)2SO4 de 25% e 0,9%, respectivamente. Com base nos coeficientes de regressão, foi construído um modelo estatístico que relaciona a atividade poligalacturonase com os fatores CM e CS, permitindo encontrar as melhores concentrações de CM (33,25%) e CS (0,94%) para produção de poligalacturonase. Na seqüência, foram avaliados os efeitos da aeração e da umidade inicial do meio. Ambas as variáveis tiveram efeito significativo na produção da enzima. Observou-se que a maior atividade de poligalacturonase (10,70 U/mL) foi obtida com a taxa de aeração de 0,5vvm em meio com 60% de umidade inicial. Segundo o modelo ajustado, o melhor teor de umidade inicial do meio foi de 62,5%. Por último, foram avaliadas as fontes de nitrogênio e a concentração da fonte de fósforo, que mostraram-se significativas, em termos de produção de poligalacturonase, quando submetidas à análise de variância. Com base no teste de Tukey, a fonte de nitrogênio mais adequada foi a uréia e a concentração de KH2PO4 que proporcionou maior atividade de poligalacturonase (11,51 U/mL) foi 0,30%. Após seleção prévia das condições de fermentação, foi conduzida a cinética de produção da enzima, por 96 horas. O meio de fermentação, formulado com 33,25% de resíduo de maracujá e 66,75% de farelo de trigo, umidificados a 62,5% com solução 0,43% de uréia e 0,30% de KH2PO4 em HCl 0,1M, foi inoculado com Aspergillus niger 3T5B8 na concentração de 107 conídios/g de meio. As colunas cilíndricas, com aproximadamente 14g de meio foram aeradas com fluxo ascendente de ar de 0,5vvm a 32ºC. O extrato enzimático foi extraído com tampão acetato de sódio pH 4,5, sob agitação por 1 hora a 32ºC, seguido por filtração em membrana. A biomassa foi quantificada pelo método da glicosamina e foram determinadas as atividades das enzimas poligalacturonase, pectinoliase, pectinesterase, protease e xilanase. O valor máximo de 12,01 U/mL da atividade poligalacturonase foi obtido após 64h de fermentação. Neste tempo, a atividade protease foi de 5,78 U/mL, o teor de glicosamina de 21,54 mg/g e a umidade final de 57,27%. As atividades de xilanase e pectinoliase não foram detectadas, enquanto a atividade pectinesterase não ultrapassou 1,0 U/mL. Com base nos resultados obtidos, foi possível verificar a eficiência do processo fermentativo em biorreatores de coluna e a potencialidade do uso de resíduos agroindustriais como fonte de carbono de baixo custo para a composição de meios de fermentação.