Produção de hidrolases holocelulolíticas por fermentação em estado sólido com uso de fungos filamentosos e coprodutos da agroindústria de óleos vegetais como fontes de carbono

Abstract

A demanda por enzimas holocelulotíticas tem aumentado nos últimos anos, impulsionada, principalmente, pelo mercado recém estabelecido de etanol de 2ª geração. Diante disso, o objetivo central desta tese foi avaliar o potencial de fungos filamentosos selecionados e de resíduos agroindustriais derivados de oleaginosas, usados aqui como fontes de carbono, para a produção de enzimas celulolíticas e xilanolíticas por fermentação em estado sólido (FES) conduzida em batelada simples. O desenvolvimento deste projeto envolveu as seguintes etapas: caracterização centesimal dos resíduos agroindustriais; avaliação do potencial indutor de cada resíduo agroindustrial sobre a produção enzimática de holocelulases por cada uma das linhagens fúngicas pesquisadas; otimização da produção das hidrolases de interesse com o uso da linhagem fúngica e do resíduo agroindustrial que se destacaram; caracterização do extrato enzimático obtido na condição otimizada; e avaliação da aplicação do extrato enzimático obtido na condição otimizada na sacarificação de biomassas lignocelulósicas. Cinco linhagens de fungos filamentosos, Aspergillus niger INCQS:40065, Aspergillus tubingensis AN1257, Fusarium oxysporum INCQS:40144, Penicillium oxalicum INCQS:40103 e Trichoderma reesei CCT2768, e seis resíduos agroindustriais, tortas de caroço de algodão, dendê, girassol, macaúba, mamona e pinhão manso, usados como fontes de carbono, foram avaliados para a produção das enzimas de interesse. Dentre as linhagens testadas, Aspergillus tubingensis AN1257 foi a que se destacou para a produção de enzimas celulolíticas e xilanolíticas, especialmente quando combinado com a torta de caroço de algodão. A otimização de processo conduzida com A. tubingensis e a torta de caroço de algodão para a produção das atividades de CMCase, FPase, β-glucosidase e xilanase apontou a razão sólido:líquido (S/L) de 35%, a fonte de nitrogênio de 1,30 g de (NH4)2SO4 /100g torta, e o tamanho do inóculo de 1,00 x 107 conídios/g de torta, como determinantes para a condição fermentativa otimizada. Nesta condição fermentativa otimizada foram obtidos valores de atividade aproximados de 20 U/g para CMCase, 50U/g para FPase, 300 U/g para β-glucosidase e 1300 U/g para xilanase, após 8 dias de fermentação. Os efeitos combinados da temperatura e do pH sobre as atividades das enzimas holocelulolíticas produzidas por A. tubingensis AN1257 denotam uma boa aplicabilidade destas enzimas sob temperaturas entre 40 e 60°C, e pH em torno de 4,0 a 5,0. O extrato enzimático produzido por A. tubingensis AN1257 na condição fermentativa otimizada mostrou-se eficiente na sacarificação das próprias tortas vegetais usadas inicialmente como fontes de carbono, sobretudo quando aplicado em processo de sacarificação e fermentação simultânea da torta de girassol pré-tratada. Este processo resultou na produção de 16 g de etanol por 100g de torta de caroço de algodão e um mosto fermentado com a concentração de 20g/L de etanol. O conjunto dos resultados obtidos nesta tese aponta como promissor o uso de alguns resíduos agroindustriais e fungos filamentosos selecionados para a produção de enzimas holocelulolíticas com potencial aplicação para a produção de bioetanol de 2ª geração. Palavras