OTIMIZAÇÃO DA PRODUÇÃO DE ENZIMAS POR FUNGO FILAMENTOSO ISOLADO DA MATA ATLÂNTICA
1IZADORA ANDREANI, 2VITÓRIA MACIEL DELAI, 3LETICIA HILLESHEIM, 4MARINA KIMIKI KADOWAKI, 5JOSÉ LUIZ DA CONCEIÇÃO SILVA, 6ALEXANDRE MALLER
1Discente do Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas, Universidade Estadual do Oeste do Paraná – Campus Cascavel -PR 2Discente do Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas, Universidade Estadual do Oeste do Paraná – Campus Cascavel -PR 3Discente do Curso de Farmácia, Universidade Estadual do Oeste do Paraná – Campus Cascavel -PR. 4Docente do Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas, Universidade Estadual do Oeste do Paraná – Campus Cascavel – PR 5Docente do Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas, Universidade Estadual do Oeste do Paraná – Campus Cascavel – PR 6Docente do Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas, Universidade Estadual do Oeste do Paraná – Campus Cascavel – PR
Introdução: A crescente demanda por processos industriais sustentáveis e eficientes tem impulsionado o uso de enzimas microbianas em substituição a reagentes químicos tradicionais. Enzimas como invertase, xilanase e pectinase são amplamente empregadas nos setores alimentício, de papel e celulose, de rações e biotecnologia ambiental, em razão de sua especificidade e eficiência catalítica. Dentre os microrganismos utilizados para a produção dessas enzimas, os fungos filamentosos são especialmente atrativos por secretarem enzimas no meio extracelular e por sua adaptação a variados substratos e condições de cultivo (Wösten, 2019; Heerd et al., 2014). A utilização de resíduos agroindustriais como fonte de carbono representa uma alternativa viável tanto econômica quanto ambientalmente (Alegre et al., 2009). Assim, otimizar o cultivo de linhagens fúngicas promissoras torna-se um passo crucial para o desenvolvimento de bioprocessos aplicáveis em escala industrial. Objetivo: O objetivo deste trabalho foi otimizar as condições de cultivo do fungo filamentoso PA1S1TP, isolado da Mata Atlântica, visando aumentar a produção das enzimas invertase, xilanase e pectinase por meio da variação do meio de cultivo e da fonte de carbono. Material e Métodos: O fungo PA1S1TP, isolado de fragmento florestal da Mata Atlântica e mantido no Laboratório de Bioquímica e Microrganismos da UNIOESTE, foi cultivado em 25 mL de diferentes meios de cultura (Maller, Klausen, Adams, Vogel, SR, Czapeck e Khanna), suplementados com 1% de 20 diferentes resíduos agroindustriais. Os cultivos foram conduzidos em frascos Erlenmeyer de 125 mL a 40 °C em condição estacionária por 192 horas. Após o período de incubação, os extratos extracelulares foram obtidos por filtração a vácuo. A quantificação da atividade enzimática foi feita pelo método descrito por Miller (1959), sendo utilizado pectina cítrica 1 %, carboximetilcelulose 1 %, sacarose 0,2 mol L-1 e xilano 1 % dissolvida em tampão acetato de sódio 100 mM pH 5,0 como substrato para quantificar pectinase, celulase, invertase e xilanase, respectivamente. Uma unidade enzimática foi definida como a quantidade de enzima necessária para liberar 1 µmol de produto formado por minuto dentro das condições dos ensaios. A concentração de proteínas totais foi determinada segundo o método de Bradford (1976), utilizando albumina bovina como padrão. Resultados: O meio Vogel induziu a maior atividade de invertase (225,69 U/mL), enquanto o meio Klausen favoreceu a produção de xilanase (64,40 U/mL) e o meio Khanna apresentou o maior rendimento de pectinase (37,99 U/mL). Na avaliação das fontes de carbono, o farelo de trigo proporcionou a maior produção de invertase (95,82 U/mL). As maiores concentrações de proteínas totais coincidiram com as condições que favoreceram maior atividade enzimática, indicando eficiência metabólica do fungo nas condições otimizadas. Discussão: A produção de enzimas variou conforme o meio de cultura e a fonte de carbono empregada, evidenciando a influência dessas variáveis na atividade fúngica. A produção de invertase em meio Vogel foi significativamente superior à relatada por Guimarães (2011), que obteve 10,8 U totais para Aspergillus terreus. A atividade de xilanase superou os 26,07 U/mL encontrados por Zúñiga (2010), enquanto a pectinase excedeu os 17,10 U/mL relatados por Gomes et al. (2011) para Aspergillus niger. Esses dados reforçam o potencial do fungo PA1S1TP como uma alternativa promissora para a produção de enzimas industriais. A escolha do farelo de trigo como substrato indutor também se mostrou eficaz, corroborando com os resultados observados por Alegre et al. (2009), consolidando a relevância do uso de resíduos agroindustriais como estratégia sustentável e de baixo custo. Conclusão: A otimização das condições de cultivo do fungo PA1S1TP resultou em aumento significativo na produção de invertase, xilanase e pectinase. Os dados obtidos demonstram o potencial biotecnológico da cepa para uso em processos industriais, especialmente pela elevada atividade enzimática e pela viabilidade de cultivo com resíduos agroindustriais.
Referências: ALEGRE, A. C. P. et al. Production of thermostable invertases by Aspergillus caespitosus under submerged or solid state fermentation using agroindustrial residues as carbon source. Brazilian Journal of Microbiology, v. 40, p. 612-622, 2009. BRADFORD, M. M. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analytical Biochemistry, v. 72, n. 1-2, p. 248-254, 1976. GOMES, J. et al. Efeito das condições de cultivo na produção de pectinases por Aspergillus niger ATCC 9642. VII Simpósio de Alimentos para a Região Sul, Engenharia de Alimentos, v. 7, p. 1-7, 2011. GUIMARÃES, L. H. S. Purificação e caracterização bioquímica da invertase extracelular produzida pelo fungo filamentoso Aspergillus terreus. 2011. Dissertação (Mestrado em Biotecnologia) – Instituto de Química, Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, Araraquara, 2011. HEERD, D.; TARI, C.; FERNÁNDEZ-LAHORE, M. Microbial strain improvement for enhanced polygalacturonase production by Aspergillus sojae. Applied Microbiology and Biotechnology, v. 98, p. 7471–7481, 2014. MILLER, G. L. Use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of reducing sugar. Analytical Chemistry, v. 31, n. 3, p. 426-428, 1959. WÖSTEN, H. A. Filamentous fungi for the production of enzymes, chemicals and materials. Current Opinion in Biotechnology, v. 59, p. 65-70, 2019. ZÚÑIGA, U. F. R. Desenvolvimento de um bioprocesso para produção de celulases específicas na cadeia produtiva do etanol de segunda geração. 2010. Tese (Doutorado em Engenharia Ambiental) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2010.