dissertação
Otimização da produção de pectinases fúngicas via fermentação submersa
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Universidade Federal de Lavras
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Departamento de Biologia
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-Graduação em Microbiologia Agrícola
Agência de fomento
Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Dados abertos
Resumo
Enzimas microbianas são catalisadores biológicos muito requeridas para acelerar a velocidade de reação de vários processos industriais. O mercado de enzimas biológicas está em ascensão, portanto, para acompanhar esse progresso o desenvolvimento de novas enzimas e seu estudo para novas áreas de aplicação biotecnológica é indispensável. Pectina liases são capazes de degradar a molécula de pectina sem gerar metanol tóxico e sem alterar o grupo éster responsável pelo aroma específico do produto, logo, são alvo de estudos para aplicações no setor de alimentos e bebidas. Neste contexto, o presente estudo buscou avaliar o potencial de produção de pectinases por Aspergillus niger, Cladosporium cladosporioides e Trichoderma viride via fermentação submersa, com o objetivo de produzir um concentrado enzimático com atividade pectina liase para ser estudado no processamento de alimentos e bebidas. Para otimização da produção de pectinases pelos três fungos foi utilizado o delineamento composto central rotacional (DCCR). A partir da metodologia da superfície de resposta foi observado que as condições de fermentação ideais para máxima produção de pectina liase (PL) e poligalacturonases (PG) são diferentes entre os fungos avaliados. A temperatura foi o fator preponderante para diferenciar a atividade PL e PG, sendo observado atividades PL (superior a 56,2 U/g) associada a temperaturas entre 25 e 30 ºC, enquanto atividades exopoligalacturonase (Exo-PG) associadas a temperaturas próximas de 35 ºC. As condições de fermentação otimizadas para C. cladosporioides produzir altos níveis de atividade PL (76 U/g) no extrato fermentado foram a 120 horas de fermentação, pH inicial 4,5 e a 25 ºC com 5 g/L de pectina cítrica. Aqui foi mostrado que C. cladosporioides tem potencial na produção de pectinases, sendo o primeiro relato de alta atividade de PL produzida por ele em fermentação submersa. Dessa forma, sugerimos C. cladosporioides C196 como fonte de novas enzimas de PL, as quais podem ser estudadas no processamento de alimentos e bebidas.
Abstract
Microbial enzymes are biological catalysts used to accelerate the reaction velocity of several industrial processes. The biological enzymes market has grown a lot, therefore, to keep up this progress the development of new enzymes and its study for new fields of biotechnological application is indispensable. Pectin liases are able to catalyze the pectin molecule without changing the specific aroma of the product and producing toxic methano. Thus, they are the target of studies for applications in the sector of the food and beverage. In this context, the present study aims to evaluate the potential of pectinase production by three filamentous fungi: Aspergillus niger, Cladosporium cladosporioides and Trichoderma viride via submerged fermentation, aiming producing an enzyme concentrate with pectin lyase activity to be studied in food and beverage processing. The rotational central composite design (RCCD) was used to optimize the production of pectinases by the three fungi. From the response surface methodology it was observed that the ideal fermentation conditions for maximum production of pectin lyase (PL) and polygalacturonases (PG) are different among the evaluated fungi. The differences in PL and PG activity due to the influence of temperature were observed. High PL activity is associated with temperatures between 25 and 30 ºC and high exo-polygalacturonase (Exo- PG) activity associated with temperatures close to 35 ºC. Here it was shown that C. cladosporioides has the potential to produce pectinases, being the first report about the high pectin lyase activity produced by it in submerged fermentation. The fermentation conditions optimized for C. cladosporioides to produce high levels of pectin lyase activity (76 U/g) in the fermented extract were at 120 hours of fermentation, initial pH 4.5 and at 25 ºC with 5 g/L of citrus pectin. Thus, we suggest C. cladosporioides C196 as a source of new PL enzymes, which may be studied in food and beverage processing.
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Citação
SARAIVA, A. L. da R. F. Otimização da produção de pectinases fúngicas via fermentação submersa. 2020. 142 p. Dissertação (Mestrado em Microbiologia Agrícola) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2020.