Cellulases production on paper and sawdust using native Trichoderma asperellum / Producción de celulasas en papel y aserrín usando Trichoderma asperellum / Produção de celulases em papel e serragem usando Trichoderma asperellum

Abstract Microbial cellulases are industrially used enzymes that catalyze the cleavage of the glycosidic bonds of cellulose. This hydrolysis yields sugars that can be used in processes such as bioethanol production. These enzymes are mainly produced by fungi belonging to the genus Trichoderma via submerged or solid state fermentation with cellulosic materials as substrates. Recent publications have increasingly demonstrated that alternatives to T. reesei enzymes in the production of second-generation biofuels exist. Here, cellulolytic activities of crude extracts obtained from a native isolate of T. asperellum from coffe pulp and a strain of T. reesei were evaluated. Solid state fermentations were performed using paper and sawdust as substrates. The activities were measured after 12 days of incubation. The extracts obtained from T. reesei showed higher cellulase and endoglucanase activities (6.5 and 5.8 U/g) than those obtained using T. asperellum (5.6 and 4.1 U/g) with paper as substrate. There were no significant differences between isolates when grown on sawdust. It was possible to verify that native T. asperellum was able to produce cellulases on lignocellulosic material such as moistened paper and sawdust without having undergone a chemical pretreatment.

Resumen Las celulasas microbianas son enzimas utilizadas industrialmente, que catalizan la ruptura de enlaces glicosídicos de celulosa. Esta hidrólisis produce azúcares que pueden utilizarse en procesos tales como la producción de bioteanol. Estas enzimas son producidas principalmente por hongos pertenecientes al género Trichoderma vía fermentación en estado sólido o sumergido, con materiales celulósicos como sustratos. Las publicaciones recientes han demostrado de forma creciente que existen alternativas a las enzimas de T. reesei en la producción de biocombustibles de segunda generación. En este estudio se evaluaron las actividades celulolíticas de extractos crudos obtenidos de un aislamiento nativo de T. asperellum de pulpa de café y una cepa de T. reesei. Las fermentaciones en estado sólido se llevaron a cabo usando como sustratos papel y aserrín. Las actividades se midieron después de 12 días de incubación. Los extractos obtenidos de T. reesei mostraron mayor actividad de celulasa y endoglucanasa (6.5 and 5.8 U/g) que los obtenidos usando T. asperellum (5.6 and 4.1 U/g) con papel como sustrato. No hubo diferencias significativas entre los dos aislamientos cuando crecieron en aserrín. Se pudo verificar que T. asperellum nativa fue capaz de producir celulasas en material lignocelulósico, como papel humedecido y aserrín, que no había pasado por un pretratamiento químico.

Resumo As celulases microbianas são enzimas utilizadas industrialmente, que catalisam o rompimento das ligações glicosídicas da celulose. Esta hidrólise produze açúcares que podem ser utilizados em processos como a produção de bioetanol. Estas enzimas são produzidas principalmente por fungos pertencentes ao gênero Trichoderma, via fermentação em estado sólido ou submerso, com materiais celulósicos como substrato. As publicações recentes veem demonstrando de maneira crescente que existem alternativas as enzimas de T. reesei na produção de biocombustíveis de segunda geração. Neste estudo foram avaliadas as atividades celulolíticas de extratos brutos obtidos de um isolamento nativo de T. asperellum da polpa de café e uma cepa de T. reesei. As fermentações em estado sólido se realizaram usando como substrato papel e serragem. As atividades foram medidas depois de 12 dias de incubação. Os extratos obtidos de T. reesei mostraram maiores atividades de celulase e endoglicanase (6.5 e 5.8 U/g) que os obtidos usando T. asperellum (5.6 e 4.1 U/g) com papel como substrato. Não houve diferenças significativas entre os dos isolamentos quando cresceram em serragem. Foi possível verificar que T. asperellum nativa foi capaz de produzir celulases em material lignocelulósico, como papel humedecido e serragem, que não haviam passado por um pré-tratamento químico.

Decolorization of textile industry wastewater in solid state fermentation with Peach-Palm (Bactris gasipaes) residue / Decoloração de águas residuais da indústria têxtil em fermentação de estado sólido com resíduo de Pupunha (Bactris gasipaes)

Abstract In this work we have assessed the decolorization of textile effluents throughout their treatment in a solid-state fermentation (SSF) system. SSF assays were conducted with peach-palm (Bactris gasipaes) residue using the white rot fungus Ganoderma lucidum EF 31. The influence of the dye concentration and of the amounts of peach-palm residue and liquid phase on both the discoloration efficiency and enzyme production was studied. According to our results, independently of experimental conditions employed, laccase was the main ligninolytic enzyme produced by G. lucidum. The highest laccase activity was obtained at very low effluent concentrations, suggesting the existence of an inhibitory effect of higher concentrations on fungal metabolism. The highest percentage of color removal was reached when 10 grams of peach palm residue was moistened with 60 mL of the final effluent. In control tests carried out with the synthetic dye Remazol Brilliant Blue R (RBBR) decolorization efficiencies about 20% higher than that achieved with the industrial effluent were achieved. The adsorption of RBBR on peach-palm residue was also investigated. Equilibrium tests showed that the adsorption of this dye followed both Langmuir and Freundlich isotherms. Hence, our experimental results indicate that peach-palm residue is suitable substrate for both laccase production and color removal in industrial effluents.

Resumo Neste trabalho, avaliamos a descoloração de efluentes têxteis durante seu tratamento em um sistema de fermentação em estado sólido (SSF). Os ensaios foram conduzidos com resíduo de pupunha (Bactris gasipaes) utilizando o fungo de podridão branca Ganoderma lucidum EF 31. A influência da concentração de corante, as quantidades de resíduo e da fase líquida foram estudadas tanto na eficiência de descoloração como na produção de enzima. De acordo com os resultados, independentemente das condições experimentais utilizadas, a lacase foi a principal enzima ligninolítica produzida por G. lucidum. A atividade de lacase mais elevada foi obtida em baixas concentrações de efluentes, sugerindo um efeito inibitório no metabolismo fúngico. A maior remoção de cor foi obtida com 10 gramas de resíduo da pupunha e 60 mL do efluente final. Nos ensaios de controle realizados com o corante sintético RBBR, foram atingidos cerca de 20% mais descoloração do que os obtidos com o efluente industrial. A adsorção de RBBR no resíduo de pupunha também foi investigada. Os testes de equilíbrio mostraram que a adsorção deste corante seguiu as isotermas de Langmuir e Freundlich. Assim, os resultados experimentais indicam que o resíduo de pupunha é um substrato adequado tanto para a produção de lacase quanto para a remoção de cor em efluentes industriais.

Decolorization of textile industry wastewater in solid state fermentation with Peach-Palm (Bactris gasipaes) residue

Abstract In this work we have assessed the decolorization of textile effluents throughout their treatment in a solid-state fermentation (SSF) system. SSF assays were conducted with peach-palm (Bactris gasipaes) residue using the white rot fungus Ganoderma lucidum EF 31. The influence of the dye concentration and of the amounts of peach-palm residue and liquid phase on both the discoloration efficiency and enzyme production was studied. According to our results, independently of experimental conditions employed, laccase was the main ligninolytic enzyme produced by G. lucidum. The highest laccase activity was obtained at very low effluent concentrations, suggesting the existence of an inhibitory effect of higher concentrations on fungal metabolism. The highest percentage of color removal was reached when 10 grams of peach palm residue was moistened with 60 mL of the final effluent. In control tests carried out with the synthetic dye Remazol Brilliant Blue R (RBBR) decolorization efficiencies about 20% higher than that achieved with the industrial effluent were achieved. The adsorption of RBBR on peach-palm residue was also investigated. Equilibrium tests showed that the adsorption of this dye followed both Langmuir and Freundlich isotherms. Hence, our experimental results indicate that peach-palm residue is suitable substrate for both laccase production and color removal in industrial effluents.

Resumo Neste trabalho, avaliamos a descoloração de efluentes têxteis durante seu tratamento em um sistema de fermentação em estado sólido (SSF). Os ensaios foram conduzidos com resíduo de pupunha (Bactris gasipaes) utilizando o fungo de podridão branca Ganoderma lucidum EF 31. A influência da concentração de corante, as quantidades de resíduo e da fase líquida foram estudadas tanto na eficiência de descoloração como na produção de enzima. De acordo com os resultados, independentemente das condições experimentais utilizadas, a lacase foi a principal enzima ligninolítica produzida por G. lucidum. A atividade de lacase mais elevada foi obtida em baixas concentrações de efluentes, sugerindo um efeito inibitório no metabolismo fúngico. A maior remoção de cor foi obtida com 10 gramas de resíduo da pupunha e 60 mL do efluente final. Nos ensaios de controle realizados com o corante sintético RBBR, foram atingidos cerca de 20% mais descoloração do que os obtidos com o efluente industrial. A adsorção de RBBR no resíduo de pupunha também foi investigada. Os testes de equilíbrio mostraram que a adsorção deste corante seguiu as isotermas de Langmuir e Freundlich. Assim, os resultados experimentais indicam que o resíduo de pupunha é um substrato adequado tanto para a produção de lacase quanto para a remoção de cor em efluentes industriais.

Production of xylanase by a new strain of Thermoascus aurantiacus: obtainment of enzymatic extract with reduced cellulolytic activity for application in pulp and paper industries / Produção de xilanase por nova linhagem de Thermoascus aurantiacus: obtenção de extrato enzimático com reduzida atividade celulolítica para aplicação em indústria de papel e celulose

Xylanases are useful in several industrial segments, including pulp and paper bleaching, animal feed, and bread-making processes. However, the industrial use of these enzymes is closely related to its production cost and its catalytic properties. The process of solid state fermentation enables the use of agro-industrial residues as substrates for microbial cultivation and enzymes production, reducing costs. In the present study, different cultivation parameters were evaluated for the xylanase production by the thermophilic fungus Thermoascus aurantiacus, by solid state fermentation, using agro-industrial residues as substrates. High production of xylanase (1701.9 U g-1 of dry substrate) was obtained using wheat bran containing 65% of initial moisture, at 120 h of cultivation, and 45°C. The xylanase showed optimal activity at pH 5.0 and 75°C; its stability was maintained at pH 3.0­11.0. The enzyme retained its catalytic potential after 1 h, at 75°C. The enzymatic extract produced under optimized conditions showed reduced activities of endoglucanase and FPase. Our results, including the xylanase production by T. aurantiacus in low-cost cultivation medium, high structural stability of the enzyme, and reduced cellulolytic activity, encourage the application of this enzymatic extract in pulp and paper bleaching processes.

As xilanases apresentam aplicabilidade em diferentes segmentos industriais, como: branqueamento de papel e celulose, ração animal e panificação. No entanto, a utilização industrial dessas enzimas está intimamente relacionada com seu custo de produção e suas propriedades catalíticas. O processo de fermentação em estado sólido possibilita o uso de resíduos agroindustriais como substratos, para o cultivo microbiano e produção de enzimas, reduzindo o custo da produção enzimática. No presente trabalho, diferentes parâmetros de cultivo foram avaliados para produção de xilanase por cultivo em estado sólido do fungo termófilo Thermoascus aurantiacus, utilizando resíduos agroindustriais como substratos. A maior produção de xilanase, 1701,9 U g-1 de substrato seco, foi obtida no cultivo em farelo de trigo, contendo 65% de umidade inicial, em 120 horas de cultivo a 45°C. A xilanase produzida apresentou atividade ótima em pH 5,0 a 75°C, mantendo sua estabilidade em pH 3,0 a 11,0. A enzima manteve seu potencial catalítico após 1 h a 75°C. O extrato enzimático produzido nas condições otimizadas apresentou reduzida atividade de endoglucanase e FPase. Os resultados obtidos no presente trabalho (produção de xilanase pelo fungo em meios de cultivo de baixo custo, elevada estabilidade estrutural da enzima e reduzida atividade celulolítica) estimulam a aplicação desse complexo enzimático em processos de branqueamento de papel e celulose.

Solid-state fermentation of brewer's spent grain for xylanolytic enzymes production by Penicillium janczewskii and analyses of the fermented substrate / Fermentação em estado sólido com bagaço de cevada para produção de enzimas xilanolíticas por Penicillium janczewskii e análise do substrato fermentado

In recent decades, increasing interest has been devoted to xylanolytic enzymes due to their potential use in many industrial processes. This study describes the production of xylanase, -xylosidase and -Larabinofuranosidase, belonging to the xylanolytic complex, by Penicillium janczewskii using brewer's spent grain as substrate for solid-state fermentation. The optimized conditions for high levels of xylanase, -xylosidase and -Larabinofuranosidase production were: 50% initial moisture, which was provided by Vogel's salt solution, seven days of cultivation at 20-30 °C. Fermentation enriched the bioproduct with some amino acids and did not add mycotoxins to it. The use of brewer's spent grain as substrate for fungal cultivation and enzyme production can both add value to this waste and reduce the production cost of xylanolytic enzymes.

Nas últimas décadas, há interesse crescente nas enzimas xilanolíticas devido à sua potencial utilização em muitos processos industriais. Este estudo descreve a produção de xilanase, -xilosidase e -Larabinofuranosidase, três enzimas do complexo xilanolítico, por Penicillium janczewski utilizando bagaço de cevada como substrato para fermentação em estado sólido. As condições selecionadas para a produção de elevados níveis de xilanase, - xilosidase e -L-arabinofuranosidase por esta linhagem fúngica foram 50% de umidade inicial, sendo esta fornecida por uma solução de sais de Vogel e cultivo por sete dias a 20-30 °C. O bioproduto fermentado foi enriquecido com alguns aminoácidos e se apresentou livre de micotoxinas. O uso do bagaço de cerveja como substrato para o cultivo de fungos e produção de enzimas não só pode agregar valor a esses resíduos, mas também reduzir o custo de produção de enzimas xilanolíticas.

Caracterização de fungos isolados da região Amazônica quanto ao potencial para produção das enzimas envolvidas na conversão da biomassa vegetal / Characterization of fungi isolated from the Amazon region for the potential of biomass-degrading enzymes production

A conversão da biomassa vegetal proveniente de resíduos agroindustriais e florestais em biocombustíveis e bioprodutos, dentro do conceito de biorrefinarias, é de grande interesse, principalmente para o Brasil, onde a agroenergia possui um enorme potencial de desenvolvimento. Entretanto, para garantir a viabilidade do processo de conversão, é fundamental reduzir o custo das enzimas utilizadas na etapa de hidrólise. Para isso, deve-se dispor da peça chave deste processo, que é o microrganismo. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar fungos isolados da região Amazônica em relação ao potencial de produção das enzimas celulases e xilanases. De um total de 40 isolados cultivados por fermentação em estado sólido (FES), durante 10 dias, os fungos que se destacaram quanto à produção de endoglucanase (351,79Ug^-1 em 120h) e β-glicosidase (62,31Ug^-1em 72h) foi o P47C3 (A. niger), e na produção de xilanase (1076,94Ug^-1 em 72h) e FPase (2,46Ug^-1 em 120h) foram o P6B2 (A. oryzae) e o P40B3, respectivamente. Os resultados obtidos demonstram o enorme potencial de aplicação das enzimas produzidas pelos fungos isolados da Amazônia, contribuindo, assim, para gerar os avanços tecnológicos necessários para o aumento da eficiência do uso da biomassa vegetal como fonte de energia renovável

The conversion of biomass from forestry and agroindustrial residues into biofuels and bioproducts, within the biorefinery concept, is of great interest, especially to Brazil, where bioenergy has a huge potential for development. However, to ensure the viability of the conversion process it is essential to reduce the cost of the enzymes used in the hydrolysis step. For this, one must have the key element of this process, which is the microorganism. In this context, the objective of this study was to evaluate different fungi isolated from the Amazon region for their potential in terms of the production of cellulase and xylanase enzymes. Of a total of 40 strains cultivated under solid state fermentation (SSF) for 10 days, the strain that stood out for the production of endoglucanase (351.79Ug-1120h) and β-glucosidase (62.31Ug-1 at 72h) was P47C3 (A. niger) whereas for xylanase (1076.94Ug-1 in 72 hours) and FPase (2.46Ug-1 in120 hours) were P6B2 (A. oryzae) and P40B3, respectively. These results demonstrate the great potential application of the enzymes produced by the Amazon isolated fungi, thus contributing to generate the necessary technological advances in order to increase the efficiency of the use of biomass as a renewable energy source.

Seleção de fungos isolados do ambiente com atividade lipolítica / Isolation and selection of lipolytic enzymes-producing fungi

Neste estudo, foram isolados e selecionados os micro-organismos produtores de enzimas lipolíticas, e foi avaliada sua ação sobre diferentes substratos. A enzima foi produzida pela fermentação semi sólida com farelo de trigo a 50% de umidade e 120 horas de incubação a 35 °C. A atividade da lipase foi medida por titulação utilizando-se um sistema de reação composto por 4 mL de tampão acetato 50 mM, pH 5,6, 1 g de substrato e 1 mL de extrato bruto enzimático. Uma unidade de atividade enzimática foi definida como a quantidade de enzima necessária para liberar 1 μmol de ácido graxo. Os substratos testados foram creme de leite, óleo de soja e gordura de coco. Foram isoladas 33 linhagens de fungos, separadas em quatro grupos (A, B, C e D) de acordo com extratos enzimáticos. Os fungos do grupo C apresentaram os maiores valores para atividade lipolítica, sendo de 10,41 e 9,49 μmol/mL no creme de leite; 8,96 e 7,51 μmol/mL no óleo de soja; e 8,52 e 8,14 μmol/mL na gordura de coco. A técnica empregada neste trabalho foi eficiente para efetuar o isolamento de fungos filamentosos com elevada atividade lipolítica. O estudo das linhagens de fungos será relevante para possíveis aplicações biotecnológicas.

Optimization of productions of cellulolytic enzymes by Aspergillus niger using residue of mango a substrate / Otimização da produção de enzimas celulolíticas obtidas de Aspergillus niger utilizando o resíduo da manga como substrato

The present paper analyses the effects of water activity (0.88, 0.94 and 0.97) and of fermentation time (24, 48, 72, 96 and 120 hours) on the kinetic activity of enzymes cellulolytic, produced during the solid state fermentation of waste from the improvement of mango, with the aid of fungus species Aspergillus niger. Solid state fermentation was carried out at 35°C inside a bacteriological incubator. The statistical results indicated that the best activity for enzyme CMCase was 7.26U g-1 after 74.51 hours of fermentation, whereas for enzyme FPase was 2.55U g-1 after 98.52 hours, both presenting best results in approximately 0.928 of water activity. Pareto charts have showed that fermentation time has greater effect over the activity of enzyme CMCase, while the water activity variable has greater effect over enzyme FPase activity. During fermentation the fungus synthesized the enzymes without the need of inductors other than mango residue and water.

Neste trabalho, foram analisados o efeito da atividade de água (0,88, 0,94 e 0,97) e do tempo de fermentação (24, 48, 72, 96 e 120 horas) sobre a atividade cinética das enzimas celulolíticas, produzidas durante a fermentação em estado sólido do resíduo do beneficiamento de manga com a utilização da espécie fúngica Aspergillus niger. A fermentação em estado sólido foi realizada a 35oC em estufa bacteriológica. Os resultados estatísticos indicaram que a melhor atividade para a enzima CMCase foi de 7,26U g-1 após 74,51 horas de fermentação, enquanto que para a enzima FPase esse valor foi de 2,55U g-1. Após 98,52 horas, através dos resultados obtidos pela aplicação da metodologia de superfície de resposta, ambas as enzimas apresentaram melhores resultados em aproximadamente 0,928 de atividade de água. Nos gráficos de Pareto, observamos que o tempo de fermentação tem maior efeito sobre a atividade da enzima CMCase, enquanto que a variável atividade de água exerce maior efeito sobre a atividade da enzima FPase. Durante a fermentação, o fungo secretou as enzimas sem a necessidade de qualquer indutor além do resíduo de manga e água.

Produção de conídios de Metarhizium anisopliae em meio sólido à base de resíduos agroindustriais / Production of conidia of Metarhizium anisopliae in solid media based on agroindustrial residues

As crescentes despesas com o custo do meio para o cultivo de Metarhizium anisopliae levantam a necessidade de averiguar a eficiência de alguns resíduos agroindustriais que, além de propriedades nutricionais importantes, possuem grande disponibilidade e baixo custo. Os experimentos foram conduzidos no Laboratório de Tecnologia das Fermentações, UNIOESTE, Campus de Cascavel, PR. Neste trabalho, foram avaliados como substratos arroz polido (meio padrão), arroz vermelho, arroz polido suplementado com melaço (2,5%, 5% e 10%), resíduo de cervejaria, resíduo de fecularia, arroz polido + resíduo de cervejaria (1:1) e arroz polido + resíduo de fecularia (1:1). Os experimentos foram realizados em triplicata, em frascos Erlernmeyer de 250 mL contendo 30 g do substrato (ou 15 g de cada, quando em mistura) e umidade de 70 ± 10%. Os frascos foram inoculados com 0,5 mL da suspensão de conídios (1 × 108 conídios/mL) e incubados em BOD (25 ± 1o C, fotofase 12h, 7 dias). Dentre os meios testados, verificou-se uma elevada produção de conídios no meio composto por arroz + resíduo de cervejaria (11,3 × 108 conídios/g de substrato) e no arroz (9,6 × 108 conídios/g). Os conídios produzidos no meio de arroz + resíduo de cervejaria apresentaram atividade inseticida frente a Spodoptera frugiperda semelhante a dos conídios produzidos no arroz. Este novo meio de cultivo poderá proporcionar uma redução de custo de aproximadamente 50%, representando uma alternativa viável para a produção do fungo.

Increasing costs of substrate for production of Metarizhiuma nisopliae raise the necessity of investigating the efficiency of some agro-industrial residues that, in addition to important nutritional properties, are widely available at low cost. The assays were conducted at the Fermentation Technology Laboratory, UNIOESTE, Cascavel, PR, Brazil. In this work, substrates such as polished rice (standard media), red rice, polished rice + sugar molasses (2.5%, 5% and 10%), brewery residue, cassava residue, polished rice + brewery residue (1:1) and polished rice + cassava residue (1:1) were evaluated. The experiments were carried out in triplicate, in Erlernmeyer flasks of 250 mL, containing 30 g of the substrate (or 15 g of each one, when as mixture) and moisture content of 70 ± 10%. The flasks were inoculated with 0.5 mL of conidia suspension (1 × 108 conidia/mL) and then incubated in controlled temperature and light (25 ± 1o C, 12 hours photophase, 7 days). High conidial production was verified in rice + brewery residue media (11.30 × 108 conidia/g of substrate and in the polished rice (9.59 × 108 conidia/g of substrate). The conidia produced in rice + brewery residue media showed an insecticidal activity against Spodoptera frugiperda similar to that attained with the conidia produced in rice. This new culture media may provide a reduction of approximately 50% in the production cost, thus presenting a viable alternative for the fungus production.

Production of thermostable invertases by Aspergillus caespitosus under submerged or solid state fermentation using agroindustrial residues as carbon source / Produção de invertases termoestáveis por Aspergillus caespitosus em fermentação submersa e em estado sólido usando resíduos agroindustriais como fonte de carbono

The filamentous fungus Aspergillus caespitosus was a good producer of intracellular and extracellular invertases under submerged (SbmF) or solid-state fermentation (SSF), using agroindustrial residues, such as wheat bran, as carbon source. The production of extracellular enzyme under SSF at 30ºC, for 72h, was enhanced using SR salt solution (1:1, w/v) to humidify the substrate. The extracellular activity under SSF using wheat bran was around 5.5-fold higher than that obtained in SbmF (Khanna medium) with the same carbon source. However, the production of enzyme with wheat bran plus oat meal was 2.2-fold higher than wheat bran isolated. The enzymatic production was affected by supplementation with nitrogen and phosphate sources. The addition of glucose in SbmF and SSF promoted the decreasing of extracellular activity, but the intracellular form obtained in SbmF was enhanced 3-5-fold. The invertase produced in SSF exhibited optimum temperature at 50ºC while the extraand intracellular enzymes produced in SbmF exhibited maximal activities at 60ºC. All enzymatic forms exhibited maximal activities at pH 4.0-6.0 and were stable up to 1 hour at 50ºC.

O fungo filamentoso Aspergillus caespitosus foi um bom produtor de invertases intracelular e extracelular em fermentação submersa (FSbm) ou em estado sólido (FES), usando resíduos agroindustriais como fonte de carbono, sendo que para ambas as condições de cultivo, a maior produtividade foi obtida empregandose farelo de trigo. A produção da forma extracelular em FES mantido a 30ºC, por 72 horas, foi aumentada usandose solução de sais SR (1:1, m/v) para umidificar o substrato, sendo aproximadamente 5,5 vezes maior se comparada a FSbm (Meio Khanna) com a mesma fonte de carbono. Entretanto, a mistura de farelo de trigo e farinha de aveia em FES levou a um aumento de 2,2 vezes na produção enzimática se comparada ao uso isolado do farelo de trigo. A produção enzimática, em ambas as condições de cultivo, foi afetada pela adição suplementar de fontes de nitrogênio e fosfato. A adição de glicose em FSbm e em FES promoveu a diminuição da enzima extracelular, mas favoreceu um acúmulo intracelular de 35 vezes maior. A temperatura ótima de atividade para as invertases produzidas em FES e em FSbm foi de 50ºC e 60ºC, respectivamente, sendo estáveis a 50ºC por mais de 60 minutos. Todas as formas enzimáticas apresentaram atividade máxima em uma faixa de pH de 4.0-6.0.

Exo-polygalacturonase production by Bacillus subtilis CM5 in solid state fermentation using cassava bagasse / Produção de exo-poligalacturonase por Bacillus subtilis CM5 por fermentação em estado sólido empregando bagaço de mandioca

The purpose of this investigation was to study the effect of Bacillus subtilis CM5 in solid state fermentation using cassava bagasse for production of Exo-polygalacturonase (exo-PG). Response surface methodology was used to evaluate the effect of four main variables, i.e. incubation period, initial medium pH, moisture holding capacity (MHC) and incubation temperature on enzyme production. A full factorial Central Composite Design was applied to study these main factors that affected exo-PG production. The experimental results showed that the optimum incubation period, pH, MHC and temperature were 6 days, 7.0, 70 percent and 50ºC, respectively for optimum exo-PG production.

O objetivo desta investigação foi estudar a produção de exo-poligalacturonase (exo-PG) por Bacillus subtilis CM5 por fermentação em estado sólido empregando bagaço de mandioca. Empregou-se a metodologia de superfície de resposta para avaliar o efeito de quatro variáveis na produção da enzima: período de incubação, pH inicial do meio, MHC e temperatura de incubação. Os resultados experimentais mostraram que os ótimos de temperatura, período de incubação, MHC e temperatura para produção de exo-PG foram seis dias, 7,0, 70 por cento e 50ºC, respectivamente.

Utilization of agroindustrial residues for lipase production by solid-state fermentation / Utilização de resíduos agroindustriais para produção de lipase por fermentação em estado sólido

The aim of this work was to produce lipases by solid-state fermentation (SSF) using, as substrate, agroindustrial residue supplemented with by-products from corn oil refining process or olive oil. For a group of ten fungi strains selected in the first steps, the lipase activity obtained by SSF varied from 7.7 to 58.6 U/g of dry substrate (gds). Among the evaluated strains, the Aspergillus niger mutant 11T53A14 was selected by presenting the best enzymatic production. For the fermentation tests, two substrates were also investigated: wheat bran and corn cob, both supplemented with olive oil. The best results were obtained with wheat bran. Additionally, three industrial by-products from corn oil refining (soapstock, stearin and fatty acids) were evaluated as substitutes to the olive oil in the function of lipases production inducer. Among them, soapstock and stearin were the best inducers, whereas fatty acids presented an inhibitor effect. The highest lipase activities using soapstock, stearin and fatty acids were 62.7 U/gds, 37.7 U/gds and 4.1 U/gds, respectively.

O objetivo deste trabalho foi produzir lipases por fermentação em estado sólido (FES) utilizando, como substrato, resíduo agroindustrial enriquecido com subprodutos do processo de refino do óleo de milho ou óleo de oliva. Para um conjunto de dez linhagens de fungos selecionadas nas primeiras etapas, a atividade lipásica obtida por FES variou de 7,7 a 58,6 U/g de substrato seco (gss). Dentre as linhagens avaliadas, o mutante Aspergillusniger 11T53A14 foi selecionado por apresentar a melhor produção enzimática.Para os testes de fermentação, dois substratos foram investigados: farelo de trigo e sabugo de milho, ambos enriquecidos com óleo de oliva. Nestes testes, os melhores resultados foram obtidos com farelo de trigo. Adicionalmente, três subprodutos industriais do refino do óleo de milho (borra, estearina e ácidos graxos) foram avaliados como substitutos do óleo de oliva na função de indutor para a produção de lipases. Dentre eles, borra e estearina demonstraram ser melhores indutores, enquanto ácidos graxos apresentaram um efeito inibidor. As mais altas atividades lipásicas utilizando borra, estearina e ácidos graxos foram 62,7 U/gss, 37,7 U/gss e 4,1 U/gss, respectivamente.

Production of 6-pentyl-alfa-pyrone by trichoderma harzianum in solid-state fermentation / Produção de 6-pentil-alfa-pirona por Trichoderma harzianum em fermentação em estado sólido

Many Trichoderma species are able to produce 6-pentyl-α-pyrone (6-PP), a lactone with coconut-like aroma. In the present work, several culture parameters were studied to enhance the production of 6-PP by Trichoderma harzianum 4040 in solid-state fermentation. Green coir powder added to a nutrient solution was used as support material for fermentation. A Plackett-Burman screening technique was applied, followed by a fractionary factorial design. The best culture conditions within the experimental domain studied were (100 g support)-1: sucrose, 3 g; NaNO3, 0.24 g; (NH4)2SO4, 0.18 g; KH2PO4, 0.1 g; inoculum concentration, 2.2 x 10(6) spores; moisture level, 55 percent. The temperature established was 28ºC. The fermentation under the selected conditions led to a 6-PP production six times higher (5.0 mg/g dry matter) than the initial one (0.8 mg/g dry matter) after seven days of cultivation.

Muitas espécies do gênero Trichoderma são capazes de produzir a substância 6-pentil-α-pirona (6-PP), uma lactona com aroma característico de coco. No presente trabalho, vários parâmetros de cultura foram estudados para aumentar a produção de 6-PP por Trichoderma harzianum 4040 em fermentação em estado sólido. Pó da casca de coco verde adicionado à uma solução nutriente foi usado como material de suporte para a fermentação. Um planejamento experimental de varredura segundo a técnica de Plackett-Burman foi aplicado, seguido de um planejamento fatorial fracionário. No domínio experimental estudado, as melhores condições de cultura foram (100 g suporte)-1: sacarose, 3 g; NaNO3, 0,24 g; (NH4)2SO4, 0,18 g; KH2PO4, 0,1 g; produção do inóculo, 2,2 x 10(6) esporos; umidade, 55 por cento. A temperatura estabelecida foi de 28ºC. Esse estudo conduziu à concentração de 6-PP seis vezes maior (5,0 mg/g de matéria seca) do que a inicial (0,8 mg/g de matéria seca) após sete dias de cultivo.

Improvement of xylanase production by Cochliobolus sativus in solid state fermentation / Melhoramento da produção de xilanase por Cochliobolus sativus por fermentação em estado sólido

The xylanase production by Cochliobolus sativus strain Cs6 was improved under solid state fermentation (SSF). High xylanase activity (1079 U/g) was obtained when wheat straw was used after 8 days of incubation. Combinations of sodium nitrate with peptone or yeast extract resulted in an increased xylanase production (1543 and 1483 U/g, respectively). The Cs6 strain grown in SSF in a simple medium, proved to be a promising microorganism for xylanase production.

A produção de xilanase por Cochliobolus sativus cepa Cs6 SATIVUS por fermentação em estado sólido (SSF) foi melhorada. Com o emprego de palha de trigo, obteve-se elevada atividade de xilanase (1079 U/g) após 8 dias de incubação. Combinações de nitrato de sódio com peptona ou extrato de levedura aumentaram a produção de xilanase (1543 e 1483 U/g, respectivamente). Comprovou-se que a cepa Cs6, cultivada em SSF em meio simples, é um microrganismo promissor para produção de xilanase.

Novel process for the simultaneous extraction and degumming of banana fibers under solid-state cultivation

Various process parameters for the production of polygalacturonase by Streptomyces lydicus under solid-state fermentation were optimized. The optimum particle size of wheat bran for polygalacturonase production was in the range of 500-1000 µm. Initial moisture content of 70 percent was found to be the optimum for enzyme production. The most suitable inoculum size was 1.25 x 10(5) CFU/mL and the optimum incubation temperature was 30ºC. Addition of carbon sources resulted in 37 percent increase in enzyme yield (425 U/g), whereas no significant enhancement was obtained on nitrogen supplementation. Maximum enzyme yield was recorded at 72 h. When compared to the initial production medium (108.5 U/g), the enzyme yield was 3.9 fold after optimization. Solid-state fermentation was effectively employed to develop a novel process for the simultaneous extraction and degumming of banana fibers. Streptomyces lydicus was allowed to grow on wheat bran medium in which banana leaf sheath pieces were incorporated and the fiber bundles were separated after a two-step fermentative process.

Vários parâmetros de processo de produção de poligalacturonase por Streptomyces lydicus por fermentação em estado sólido foram otimizados. O tamanho ótimo de partícula de farelo de trigo para a produção de poligalacturonase esteve na faixa de 500 a 1000 mm. O teor inicial de umidade de 70 por cento foi o melhor para a produção da enzima. O inóculo inicial mais adequado foi de 1,25 x 10(5) UFC/mL e a temperatura ótima de incubação foi 30ºC. A adição de fontes de carbono resultou em aumento de 37 por cento no rendimento da enzima (425U/g), enquanto que a suplementação com nitrogênio não melhorou o rendimento. O rendimento máximo da enzima foi obtido em 72h. A otimização resultou em um aumento de 3,9 vezes na quantidade de enzima produzida inicialmente (108,5U/g). A fermentação em estado-sólido foi eficiente para o desenvolvimento de um novo processo de extração e simultânea degomagem. Streptomyces lydicus foi cultivado em meio de farelo de trigo acrescentado de fragmentos de folhas de banana, sendo os feixes de fibras separados após um processo de fermentação em dois passos.