Produção de enzimas celulolíticas e xilanolítica a partir do bagaço do sorgo sacarino por fermentação semissólida e submersa. - SILVA, Rebeca de Almeida. (2019)
Os materiais lignocelulósicos são uma fonte rica em celulose, hemicelulose e lignina, e representam uma matéria prima promissora e de baixo custo para a produção de enzimas. A demanda por tais catalisadores tem crescido, encorajada principalmente pela indústria de biocombustíveis, em especial para a produção de etanol de 2ª geração. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi estudar a produção de enzimas celulolíticas (CMCase e FPase) e xilanolítica (Xilanase) a partir da fermentação semissólida (FSS) e submersa (FSm) utilizando como substrato o bagaço do sorgo sacarino variedade IPA P15 e fonte indutora o farelo de trigo, e microrganismo metabolizador o Trichoderma reesei LCB 48. Foram realizadas caracterizações dos substratos, bagaço do sorgo sacarino (BSS) e farelo de trigo (FT), e foram construídas isotermas de dessorção desses substratos. Para o estudo da produção das enzimas CMCase, FPase e Xilanase por processos fermentativos foi realizado um planejamento experimental 22 com 3 pontos centrais, analisando a influência das variáveis umidade inicial e o teor de farelo de trigo na FSS e na FSm a influência do teor de farelo de trigo e relação massa/volume (m/v) da concentração do substrato e para cada condição experimental foi realizado acompanhamento cinético da fermentação por 240 horas. Para a condição ótima do planejamento experimental na FSS foi realizado um aumento de escala para analisar a influência desse aumento nas atividades enzimáticas estudadas. A caracterização do BSS demonstrou ser este um substrato com potencial para ser utilizado na fermentação para produção de celulases e xilanase, por apresentar 40,5 % e 30,5 % de celulose e hemicelulose respectivamente. As isotermas de dessorção dos substratos apresentaram correlação entre a atividade de água e umidade de equilíbrio para os substratos. O modelo de GAB forneceu um bom ajuste para os dados experimentais dos substratos, e os valores da umidade da monocamada para cada substrato. O tratamento estatístico dos planejamentos a um nível de significância de 95 %, mostrou que as variáveis umidade inicial e teor de farelo de trigo influenciaram as atividades enzimáticas da CMCase, FPase e Xilanase na FSS, e as variáveis teor de farelo de trigo e relação massa/volume (m/v) da concentração do substrato influenciaram as atividades enzimáticas na FSm. Os resultados obtidos no estudo da produção dessas enzimas por FSS apontaram o ensaio realizado com 60 % de umidade e 50 % de FT na composição do substrato, o que apresentou as maiores atividades enzimáticas para todas as enzimas estudadas. A atividade de Xilanase teve um pico de 548,7 U.g-1 em 48 horas, de CMCase um pico de atividade de 19,6 U.g-1em 72 horas, e de FPase um pico de atividade de 2,1 U.g-1em 96 horas do processo. Já os resultados obtidos na FSm apontaram o ensaio realizado com 5 % da concentração do substrato e 50 % de FT, o que apresentou as maiores atividades enzimáticas para todas as enzimas estudadas. A atividade de Xilanase teve um pico de 76,7 U.mL-1 em 192 horas e de CMCase um pico de atividade de 1,5 U.mL-1em 216 horas. Os picos de atividades ocorreram em tempos diferentes que facilita a obtenção das diferentes enzimas em um único processo. As maiores atividades enzimáticas encontradas foi para o aumento de escala realizado com 30 g de substrato e capacidade de 500 mL do biorreator na FSS, onde obteve-se picos de 24,7 U.g-1 (3,3 U.mL-1) de CMCase, 2,8 U.g-1 (0,4 U.mL-1) de FPase e 708,9 U.g-1 (94,5 U.mL-1) de Xilanase.