BR102020022999A2

BR102020022999A2 - Processo de obtenção de celulases por fungo usando sabugo de milho e farelo de trigo como substratos

Info

Publication number: BR102020022999A2
Application number: BR102020022999-0A
Authority: BR
Inventors: Felipe Augusto Santos; Sharline Florentino De Melo Santos; Laís Campos Teixeira De Carvalho Gonçalves; Amanda Letícia De Carvalho Cardoso Simões
Original assignee: Universidade Federal Da Paraiba
Priority date: 2020-11-11
Filing date: 2020-11-11
Publication date: 2022-05-24

Abstract

A presente invenção trata-se do processo de obtenção de um extrato enzimático contendo enzimas celulases por meio da fermentação em estado sólido utilizando farelo de trigo e sabugo de milho como substratos, e o fungo filamentoso Penicillium sp. FSDE15, previamente isolado do solo de indústria sucroalcooleira do estado da Paraíba, como microrganismo. Esta invenção está relacionada ao campo do aproveitamento de resíduos agroindustriais diversos, para a produção de produtos de valor agregado, como o etanol de segunda geração, que pode ser utilizado como combustível verde. Esta invenção tem grande aplicabilidade em diferentes setores industriais, como o setor têxtil, farmacêutico, de ração animal, detergentes, bebidas e nas biorrefinarias.

Description

PROCESSO DE OBTENÇÃO DE CELULASES POR FUNGO USANDO SABUGO DE MILHO E FARELO DE TRIGO COMO SUBSTRATOS

[001] A presente invenção trata de um processo de obtenção de um extrato enzimático contendo enzimas celulases usando o fungo filamentoso Penicillium sp. FSDE15 por meio da fermentação em estado sólido, com farelo de trigo e sabugo de milho como substratos. Essa invenção tem aplicação nas áreas das indústrias de combustível, detergentes, tecidos, biorrefinarias, entre outras.

[002] A invenção BR20160190452 apresenta condições de cultivo fúngico para o processo de produção de enzimas celulases por Aspergillus sp. FSDE16, utilizando o farelo de trigo como fonte de carbono. Condições semelhantes à estas foram empregadas para o fungo mesofílico Penicillium sp. FSDE15, utilizado na presente invenção.

[003] O depósito de patente de número BR1020180150987 relata o processo de obtenção de enzimas lignolíticas usando o fungo Pleutorus sajor-caju frações extraídas do sabugo de milho pré-tratado (extração alcalina e processo Organosolv) como substrato.

[004] Já a invenção de número BR1020170146782 relata o processo de produção de enzimas celulolíticas utilizando resíduos lignocelulósicos diversos, como mesocarpo de coco, bagaço de cana-deaçúcar e palha de milho, juntamente com a levedura Saccharomyces cerevisae e suplementação do meio com peptona, extrato de levedura e carboidrato.

[005] Internacionalmente, a invenção americana de número US2020165589 relata um método de obtenção de celulases e hemicelulases por Penicillium funiculosum MRJ-16 usando biomassas lignocelulósicas pré- tratadas diversas como fonte de carbono e farinha de soja como fonte de nitrogênio. Outra invenção, CN103509770, utiliza sabugo de milho como substrato para a produção de celulase pelo fungo Trichoderma reesei QZ-5.

[006] Outra invenção na área de produção de celulases é a de número CN108424896, que produz essa enzima utilizando um substrato proveniente do resíduo de furfural do talo do milho como fonte de carbono. Os microrganismos utilizados consistem em uma mistura de duas cepas diferentes de Trichoderma reesei.

[007] O iminente esgotamento de combustíveis fósseis derivados do petróleo, aliado ao aumento expressivo do lançamento de gases causadores do efeito estufa e também a uma crescente conscientização acerca das mudanças climáticas em todo o mundo, desencadeou um aumento de interesse pelo uso de fontes alternativas de energia, que utilizam matérias- primas sustentáveis para a sua produção (SCULLY; ORLYGSSON, 2015; PELLERA; GIDARAKOS, 2016).

[008] Os diversos setores industriais produzem uma quantidade significativa de resíduos que são descartados de forma incorreta, causando poluição ambiental. Entretanto, esses resíduos são abundantes em carbono e nitrogênio, podendo ser utilizados como substratos para a produção de produtos de valor agregado, como enzimas (TRAKARNPAIBOON et al., 2017).

[009] As enzimas podem ser produzidas por diversos microrganismos, dentre eles os fungos filamentosos, em fermentação em estado sólido, utilizando biomassas lignocelulósicas como fonte de energia. Entre as diversas enzimas, destaca-se a celulase, enzima capaz de hidrolisar a celulose e liberar polímeros de glicose, que podem ser fermentados a etanol por ação de leveduras (PEREIRA et al., 2015).

[010] As enzimas celulolíticas são amplamente utilizadas na indústria têxtil, modificando as propriedades físicas dos tecidos; na produção de detergentes, aumentando o teor de remoção de sujeira; fabricação de papel; no processamento de alimentos e bebidas, atuando nas etapas de extração e clareamento de sucos, néctares, vinhos, cervejas e purês; na fabricação de ração animal, entre outras áreas (STROPARO, 2012; FERREIRA et al., 2014).

[011] A fermentação em estado sólido (FSS) vem sendo amplamente utilizada para a produção de celulases em escala laboratorial. Esse tipo de fermentação apresenta menor custo e o produto final possui alta concentração enzimática (SRIVASTAVA et al., 2015), quando comparada ao processo de fermentação submersa (FS). A principal diferença entre essas duas fermentações é a quantidade de água presente juntamente com o substrato. Na FS, os microrganismos crescem em um meio líquido, enquanto que na FSS, não há água livre presente no meio (SOCCOL et al., 2017).

[012] O milho é um dos grãos de maior destaque no Brasil, sendo sua produção uma das atividades agropecuárias mais frequentes nas propriedades rurais. Além de ser fonte de renda para os agricultores, os resíduos gerados podem ser utilizados como complemento para ração animal (CRUZ et al., 2011; SANTOS, 2014). Entretanto, uma lavoura de milho pode gerar entre 6 e 12 toneladas por hectare de resíduos vegetais, existindo, assim, a necessidade do uso alternativo destes resíduos de forma a evitar seu acúmulo no meio ambiente (KONZEN; ALVARENGA, 2008; DANTAS, 2013).

[013] Essa invenção fornece um método de obtenção de enzimas celulases usando fungo filamentoso Penicillium sp. FSDE15, isolado do solo de uma indústria sucroalcooleira do estado da Paraíba. A produção dessa enzima é realizada por fermentação em estado sólido, utilizando farelo de trigo e sabugo de milho como substratos. O processo possui potencial de aplicação em diferentes setores industriais, como têxtil, ração animal, detergentes e bebidas, e apresenta como vantagem o emprego de um resíduo agroindustrial como substrato. O fluxograma do processo de produção de celulases a partir do farelo de trigo e do sabugo de milho pelo fungo Penicillium sp. FSDE15 pode ser observado na FIGURA 1.

[014] ETAPA 1 – É realizado o inóculo das placas de Petri contendo meio batata, ágar e dextrose (BDA) com a espécie fúngica Penicillium sp. FSDE15. Os esporos são obtidos após sete dias de crescimento em estufa bacteriológica em temperatura ambiente.

[015] ETAPA 2 – Os meios de cultivo contendo farelo de trigo e sabugo de milho são umedecidos com uma solução de sulfato de amônia 1%, que atua como fonte de nitrogênio. Os esporos previamente obtidos são inoculados nos meios, de modo a se obter uma concentração aproximada de esporos de 106 esporos por grama de substrato sólido.

[016] ETAPA 3 – O crescimento do fungo no meio de cultivo ocorre durante cerca de 10 dias em estufa bacteriológica a temperatura ambiente (aproximadamente 30°C) e umidade aproximada de 60%

[017] ETAPA 4 – A cada dia de cultivo, uma alíquota é retirada para realização da extração das enzimas celulases com água destilada na proporção 1:15 (m/v), ou outra, e posterior análise da atividade FPase (filter paper assay), que mede a quantidade de celulase total presente no extrato bruto.

[018] ETAPA 5 – A máxima produção da enzima FPase, em 216 horas de fermentação, para o ensaio fermentativo realizado com Penicillium sp. FSDE15 e farelo de trigo e sabugo de milho (proporção de 50%) como substratos, foi de 1,29 ± 0,27 U/g. Uma unidade de atividade enzimática (U) é definida como a quantidade de enzima necessária para formar um µmol de açúcar redutor por minuto da reação.

Claims

“Processo de obtenção de celulases por fungo usando sabugo de milho e farelo de trigo como substratos” caracterizado por um processo de obtenção de um extrato enzimático contendo enzimas celulases, usando o fungo filamentoso Penicillium sp. FSDE15 por meio da fermentação em estado sólido, com farelo de trigo e sabugo de milho como substratos, através das etapas de inóculo da espécie fúngica Penicillium sp. FSDE 15, etapa 1; fermentação em estado sólido em farelo de trigo e sabugo de milho na proporção de 50%, etapa 2; crescimento do fungo em meio de cultivo estufa bacteriológica, nas condições aproximadas de 10 dias em 30°C e concentração de esporos de 106 esporos por grama de substrato, etapa 3; extração das enzimas celulases com água destilada na proporção 1:15 (m/v), etapa 4; e análise de atividade enzimática FPase, etapa 5.
“Processo de obtenção de celulases por fungo usando sabugo de milho e farelo de trigo como substratos”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as enzimas celulases são obtidas de um fungo do solo de indústria sucroalcooleira da espécie Penicillium sp. FSDE15, em meio de cultura contendo água destilada, fontes de nitrogênio (sulfato de amônia) e fonte de carbono (farelo de trigo e sabugo de milho).
“Processo de obtenção de celulases por fungo usando sabugo de milho e farelo de trigo como substratos”, de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado pela fermentação em estado sólido em farelo de trigo e sabugo de milho, na proporção de 50%, por um período que compreenda 7 a 10 dias, com umidade de cerca de 60%, concentração aproximada de esporos de 106 esporos por grama de substrato sólido e temperatura ambiente (aproximadamente 30°C).
“Processo de obtenção de celulases por fungo usando sabugo de milho e farelo de trigo como substratos”, de acordo com as reivindicações 1, 2 e 3, caracterizado pela extração das enzimas celulases dos cultivos realizados utilizando água destilada na proporção de 1:15 (m/v).
“Processo de obtenção de celulases por fungo usando sabugo de milho e farelo de trigo como substratos”, de acordo com as reivindicações 1, 2, 3 e 4, caracterizado pelo fato da fermentação apresentar máxima produção de enzimas FPase de 1,29 ± 0,27 U/g, em 216 horas de fermentação.
“Processo de obtenção de celulases por fungo usando sabugo de milho e farelo de trigo como substratos”, de acordo com as reivindicações 1, 2, 3, 4 e 5, caracterizado pelo fato de apresentar condições de produção de enzimas celulases utilizando resíduos agroindustriais como a sabugo de milho, de modo a serem utilizadas em diferentes setores industriais e para a possível produção de etanol de segunda geração.