Otimização da produção de amilases por Rhizopus arrhizus I 1.2.1 e hidrólise do amido dos grãos de milho

Abstract

A hidrólise do polímero de amido é realizado pelo sistema amilolítico, formando diferentes produtos de hidrólise, como a glicose e a maltose. Essas enzimas são, principalmente, sintetizadas por microrganismos, em especial, fungos filamentosos, no entanto, é necessário otimizar os processos de produção e uso das enzimas para tornar os processos de hidrólise mais viáveis. O objetivo desse trabalho foi otimizar a produção das amilases por Rhizopus arrhizus I 1.2.1 e caracterizar bioquimicamente as amilases, bem como realizar a hidrólise do amido de milho para liberação de açúcares passíveis de fermentação. Realizou-se a identificação molecular e filogenética do fungo, além das melhores condições de cultivo. Os parâmetros analisados foram o meio de cultivo e tempo de maior produção enzimática, fonte de nitrogênio, sais, pH inicial do meio de cultivo, tamanho do inóculo em disco, fonte de carbono e suplementação com glicose, além da caracterização das amilases brutas e a aplicação na hidrólise de diferentes substratos. Identificou-se que a cepa analisada pertence à espécie Rhizopus arrhizus, cuja produção enzimática foi otimizada de 0,12 para 22,50 U.mL-¹, com 6 dias de cultivo em meio submerso Carvalho-Peixoto, a 35ºC, de forma estacionária, em presença de ureia, pH inicial 6,0, inóculo em disco de 0,5'' e casca de abacaxi acrescida de glicose. As amilases brutas apresentaram atividade ótima aparente a 60ºC e pH 6,0 (17,5 U.mL-¹), com termoestabilidade por até 240 minutos entre 50 e 55ºC. Além de que sais contendo sulfato e potássio aumentaram a ação catalítica em 26%. As enzimas foram capazes de hidrolisar diferentes substratos, bem como os grânulos de amido presentes nos grãos de milho em temperaturas abaixo do seu ponto de gelatinização, como foi observado pela presença de cavidades nas micrografias superficiais dos grânulos e pela cinética de hidrólise com a liberação de até 0,443 mg de açúcares redutores em 24 horas e sem otimização. Pelo exposto, o estudo demonstrou potencial aplicabilidade para a produção de amilases, uma vez que se utilizou fonte residual de carbono, fonte de nitrogênio relativamente barata, e menor gasto de reagentes químicos na formulação do meio de cultivo e inóculo. Além disso, as amilases produzidas demonstraram ser capazes de hidrolisar os grânulos de amido presentes no milho numa temperatura mais baixa que a utilizada a nível industrial, indicando menor gasto energético na liberação dos açúcares fermentescíveis essenciais na produção do etanol de milho.