65ª Reunião Anual da SBPC

B. Engenharias - 1. Engenharia - 12. Engenharia Química

Estudo da cinética de produção de enzimas do complexo celulolítico avaliando o potencial de resíduos agro-industriais.

Rodrigo Caetano Guedes - Departamento de Engenharia Química - UFRN Ana Tereza Queiroz de Barros - Departamento de Engenharia Química - UFRN Everaldo Silvino dos Santos - Departamento de Engenharia Química - UFRN Gorete Ribeiro de Macedo - Departamento de Engenharia Química - UFRN

INTRODUÇÃO:

A celulase produzida por fungos filamentosos, como Trichoderma reesei, é o complexo enzimático mais eficiente para a hidrólise completa dos substratos celulósicos em seu componente monomérico, a glicose, que é um açúcar fermentescível. Celulase é uma importante enzima comercial, amplamente utilizada na indústria de alimentos, ração animal, têxtil, papel e celulose, na fermentação de álcool de cereais, de processamento de amido, farmacêutico, malte e indústrias de cerveja. Em um futuro próximo uma das potenciais aplicações das celulases será a produção de álcool combustível a partir de biomassa lignocelulósico, que é um bom substituto para a gasolina de motores de combustão interna. A tecnologia mais promissora para a conversão de biomassa lignocelulósica em etanol combustível baseia-se na degradação enzimática da celulose usando enzimas celulases. (Ahamed e Vermette, 2008).

OBJETIVO DO TRABALHO:

construções das curvas cinéticas de crescimento da Trichoderma reesei no meio de cultivo, de consumo do substrato, e de atividade enzimática em condições de cultivo pré-determinadas. Determinar a velocidade específica máxima de produção celular e velocidade específica máxima de conversão de substrato; determinar o fator de conversão do substrato em célula e de conversão em atividade.

MÉTODOS:

O resíduo utilizado para tais atividades foi o pedúnculo de caju, obtido da Indústria Delícias da Fruta LTDA (Natal, RN). O bagaço foi obtido após a extração do suco pela indústria. No laboratório foram realizados os procedimentos de lavagem, secagem e moagem do mesmo. O resíduo em questão apresenta 22,44% de celulose, 13,35% de hemicelulose e 30,75% de lignina. O microorganismo utilizado foi Trichoderma reesei, obtida da Coleção de Cultura Tropical da Fundação André Tosello. O resíduo – bagaço do pedúnculo de caju – utilizado como substrato para produção das enzimas celulolíticas foi submetido a um processo de pré-tratamento alcalino. Neste procedimento, trabalhou-se com uma concentração de sólidos de 30% (p / v), onde tal resíduo foi inserido em um béquer de 300 mL contendo uma solução de hidróxido de sódio 4% (p / v). 20 Erlenmeyers com capacidade para 250 mL, contendo 50 mL do meio de Xiong et al. (2004) adaptado, em pH inicial 4,8, lacrados, foram esterilizados à 121ºC e em seguida deixados atingir a temperatura ambiente. A biomassa seca fúngica foi determinada através da medição do peso seco dos sólidos das amostras. FPase e endoglucanase foram as enzimas avaliadas no presente trabalho, quanto às suas atividades, segundo metodologias propostas por Ghose (1987).

RESULTADOS E DISCUSSÃO:

Foi traçado para o cálculo da velocidade máxima específica de crescimento celular, um gráfico do ln X/Xi versus t e a partir da reta obtida da linearização da fase exponencial da curva de crescimento celular, extraiu-se o valor de µmáx que equivale ao coeficiente angular da reta. O valor obtido foi de 0,0622 1/h . Para o cálculo da conversão do substrato em célula, foi considerado o quociente da diferença da concentração de células pela diferença da concentração de substrato no intervalo de tempo entre 0 horas e 60 horas. O valor obtido foi de 0,39615 g/g. Para o cálculo da conversão do substrato em enzima, considerou-se o quociente entre a diferença da produtividade enzimática e o intervalo de tempo entre 0 horas e 60 horas. Tais cálculos foram considerados tanto para a verificação da conversão para CMCase e FPase, os resultados obtidos foram, respectivamente, 0,13977 e 0,01394. O cálculo da produtividade enzimática foi obtido através do quociente entre o valor da atividade obtida no tempo de 120 horas e o próprio valor de 120 horas. Tais cálculos foram realizados tanto para CMCase e FPase e os resultados obtidos são os que seguem: 8,9284 UI/Lh e 0,08508 UI/Lh. A produtividade das células foi calculada a partir do quociente da diferença da concentração de células no intervalo de 0 horas a 60 horas e do respectivo tempo de 60 horas. A produtividade obtida foi de 0,0292 g/Lh.

CONCLUSÕES:

As atividades enzimáticas de celulases obtidas neste trabalho ao se utilizar bagaço do caju pré-tratado alcalinamente são ainda significativamente baixas quando comparado com resultados disponíveis na literatura utilizando outros substratos. Observou-se que a estratégia de preparo de inóculo adotada resultou em uma baixa concentração de células no início do processo (Xo) o que dificulta que o fungo possa vencer as resistências de transferência de massa e, assim, dar início ao processo de indução das enzimas, uma vez que o resíduo em questão é altamente recalcitrante. Desta forma, é necessário realizar cinéticas de pré-inóculo e inóculo com o objetivo de garantir uma concentração mínima e fundamental de biomassa microbiana para que a produção das celulases possa atingir níveis satisfatórios. Observa-se ainda que T. reesei QM9414 e o substrato em questão possuem grande potencial de produção destas enzimas, uma vez que uma baixa concentração inicial de células foi possível produzir as celulases durante todo o cultivo, atingindo-se um rendimento de células relativamente satisfatório.

Palavras-chave: Celulase, Trichoderma reesei, Processo descontínuo.