Produção de celulases e xilanases por Aspergillus tubingensis AN1257 em torta de caroço de algodão em biorreator instrumentado

Abstract

A produção das holocelulases – enzimas utilizadas no processo produtivo do bioetanol de segunda geração – apresenta desafios com relação à diversificação da matéria-prima utilizada, englobando aspectos que incluem a investigação de microrganismos celulolíticos eficientes, o uso de substratos lignocelulósicos acessíveis e a determinação das condições ideais para a produção em larga escala. Neste sentido, o presente trabalho teve por objetivo o desenvolvimento de bioprocesso para a produção de enzimas holocelulolíticas por Aspergillus tubingensis AN1257 utilizando torta de caroço de algodão como fonte de carbono, seguido da caracterização e avaliação da eficiência hidrolítica do extrato enzimático. O extrato enzimático foi obtido por fermentação submersa, em biorreator instrumentado, utilizando 1,5 L de meio base contendo 1,25% (m/v) de torta de caroço de algodão e inóculo de A. tubingensis AN1257 na concentração de 1x105 conídios mL-1. O bioprocesso foi conduzido a 30°C, sem o controle do pH, agitação a 200 rpm, e aeração de 1,3 VVM, durante 192 horas. A influência do pH na produção enzimática foi avaliada em três condições: (i) sem o controle do pH, (ii) pH 5,0 e, (iii) pH 6,0. A influência da concentração inicial da fonte de carbono na produção enzimática foi avaliada por meio da adição de torta de caroço de algodão nas concentrações de 1,25, 1,65, 2,05 e 2,50% (m/v). As atividades enzimáticas para FPases, CMCase, β-glucosidase e xilanase foram determinadas durante a fermentação, a cada 24 horas. O extrato enzimático bruto (AN1257) também foi avaliado quanto a sacarificação da torta de macaúba, bagaço de cana-de-açúcar, torta de caroço de algodão, torta de girassol e torta de mamona, e comparada ao extrato comercial Cellic® CTec2 e ao extrato Mix, composto por extrato AN1257 e Cellic® CTec2. A fermentação realizada sem o controle do pH resultou em maior atividade enzimática de FPases, β-glucosidase e xilanases, apresentando valores de 0,073 U mL–1, 3,6 U mL-1 e 19,8 U mL-1, respectivamente. Contudo, a atividade máxima de CMCase foi obtida em pH 5,0, com valor de 0,093 U mL–1. As atividades máximas de FPases e β-glucosidase foram observadas em meio contendo 1,65% da biomassa, apresentando valores de 0,13 U mL-1 e 4,4 U mL-1, respectivamente. A CMCase apresentou atividade máxima em 2,05% da biomassa, com valor de 0,092 U mL-1. As xilanases apresentaram atividade máxima durante o processo fermentativo em 1,25% da biomassa, com valor de 19,8 U mL-1. A sacarificação de materiais lignocelulósicos pelo extrato AN1257 demonstrou resultados promissores, particularmente em biomassas com maior conteúdo hemicelulósico, resultando em hidrolisados com maiores concentrações de açúcar redutor em comparação com o uso de preparado comercial. As condições ótimas avaliadas para a aplicação do extrato enzimático bruto foram temperaturas de 40 a 50°C e valor de pH 4,0. O desenvolvimento deste trabalho idealiza novas possibilidades tecnológicas para a consolidação da produção de enzimas holocelulolíticas em larga escala, a partir da utilização de resíduos agroindustriais da cadeia bioenergética e da linhagem A. tubingensis AN1257, micro-organismo holocelulolítico promissor para a produção de tais enzimas.