Estudo da produção de inulinase por fermentação em estado sólido utilizando como substrato o resíduo úmido cervejeiro e o melaço de cana-de-açúcar

• Autor(a) principal: Yupanqui Mendoza, Sergio Luis
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/25049
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA; Fermentação; Indústria açucareira; Cerveja - Indústria; Fermentation; Sugar - Manufacture and refining; Beer industry; Engenharia/Tecnologia/Gestão

O Resíduo úmido cervejeiro (RUC) e o melaço de cana-de-açúcar, são subprodutos das industrias cervejeira e açucareira, respectivamente, os quais apresentam potencial aplicação em processos biotecnológicos, tornando-os interessantes alternativas para seu uso como substratos em fermentações, visando produzir compostos de interesse industrial como a síntese de enzimas. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo a produção de inulinases de Kluyveromyces marxianus ATCC 36907 utilizando fermentação em estado sólido sob condições otimizadas. Inicialmente foi realizado a caracterização química do RUC e do melaço de cana, seguida da avaliação de três condições de pré-tratamento para o melaço de cana (carvão ativado, EDTA e ácido sulfúrico) afim de remover compostos minerais que são inibidores da produção de enzimas. A segunda etapa consistiu em uma avaliação prévia em fermentação em estado sólido das variáveis de concentração do melaço, tempo de incubação e umidade sobre a atividade inulinase. Para os estudos de otimização foram utilizados um planejamento PlackettBurman (PB) e o Delineamento Composto Central Rotacional. A partir dos resultados otimizados de atividade inulinase foi realizado uma avaliação cinética da produção enzimática nas condições ótimas e o cálculo da produtividade, seguido de uma caracterização parcial da enzima produzida. Os resultados da caracterização para o RUC e o melaço de cana, mostraram que ambos os substratos apresentam uma importante fonte de proteínas e carboidratos, respectivamente. O uso de um tratamento com ácido sulfúrico para o melaço de cana, foi definido como o mais adequado para favorecer o aumento da atividade enzimática. As análises preliminares da fermentação em estado sólido determinaram que a maior atividade enzimática foi obtida em 72 h e umidade do meio em 75%. A avaliação das variáveis significativas por meio do planejamento PB determinou que apenas três variáveis (temperatura de incubação, concentração de melaço de cana e extrato de levedura) apresentaram significância estatística positiva. Por meio da análise de otimização, foi possível obter um máximo de atividade inulinase em 239,38 U/g e produtividade de 3,69 U/g.h, utilizando os valores otimizados para temperatura de incubação em 37,5 °C, concentração de melaço de cana de 47,1% p/p e 0,16 g de extrato de levedura para cada 5 g de resíduo cervejeiro. Finalmente, quanto à caracterização, a enzima apresentou boa estabilidade entre 50 e 55 °C e ampla faixa de pH entre 4,0 e 6,0, mantendo mais de 80% de sua atividade até as 22h de incubação. As constantes cinéticas correspondentes ao Km aparente e Vmax foram 13,6 mM e 3,69 g/L.min, respectivamente. De acordo com os dados obtidos, verifica-se que a enzima obtida na experimentação apresentou alta atividade enzimática, boa produtividade e estabilidade em diferentes condições de pH e temperatura. Desta forma, o estudo demonstra a importância da utilização de resíduos agroindustriais como o RUC e o melaço de cana-de-açúcar, para serem considerados substratos candidatos na formulação de meios de cultura em estado sólido para a síntese de enzimas de interesse industrial.