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.

Purification and characterization of xylanases from Trichoderma inhamatum

Background Two xylanases, Xyl I and Xyl II, were purified from the crude extracellular extract of a Trichoderma inhamatum strain cultivated in liquid medium with oat spelts xylan. Results The molecular masses of the purified enzymes estimated by SDS-PAGE and gel filtration were, respectively, 19 and 14 kDa for Xyl I and 21 and 14.6 kDa for Xyl II. The enzymes are glycoproteins with optimum activity at 50°C in pH 5.0-5.5 for Xyl I and 5.5 for Xyl II. The xylanases were very stable at 40°C and in the pH ranges from 4.5-6.5 for Xyl I and 4.0-8.0 for Xyl II. The ion Hg2+ and the detergent SDS strongly reduced the activity while 1,4-dithiothreitol stimulated both enzymes. The xylanases showed specificity for xylan, Km and Vmax of 14.5, 1.6 mg·mL-1 and 2680.2 and 462.2 U·mg of protein-1 (Xyl I) and 10.7, 4.0 mg·mL-1 and 4553.7 and 1972.7 U·mg of protein-1 (Xyl II) on oat spelts and birchwood xylan, respectively. The hydrolysis of oat spelts xylan released xylobiose, xylotriose, xylotetrose and larger xylooligosaccharides. Conclusions The enzymes present potential for application in industrial processes that require activity in acid conditions, wide-ranging pH stability, such as for animal feed, or juice and wine industries.

Comparative growth of trichoderma strains in different nutritional sources, using bioscreen c automated system / Crescimento de linhagens de Trichoderma em diferentes fontes nutricionais, empregando o sistema automatizado Bioscreen C

Trichoderma is one of the fungi genera that produce important metabolites for industry. The growth of these organisms is a consequence of the nutritional sources used as also of the physical conditions employed to cultivate them. In this work, the automated Bioscreen C system was used to evaluate the influence of different nutritional sources on the growth of Trichoderma strains (T. hamatum, T. harzianum, T. viride, andT. longibrachiatum) isolated from the soil in the Juréia-Itatins Ecological Station (JIES), São Paulo State - Brazil. The cultures were grown in liquid culture media containing different carbon- (2%; w/v) and nitrogen (1%; w/v) sources at 28ºC, pH 6.5, and agitated at 150 rpm for 72 h. The results showed, as expected, that glucose is superior to sucrose as a growth-stimulating carbon source in the Trichoderma strains studied, while yeast extract and tryptone were good growth-stimulating nitrogen sources in the cultivation of T. hamatum and T. harzianum.

Trichoderma é um dos gêneros de fungos produtores de metabólitos de interesse industrial. O crescimento destes organismos é conseqüência das fontes nutricionais utilizadas, juntamente com as condições físicas de cultivo. Neste trabalho, o sistema automatizado Bioscreen C foi utilizado para avaliar a influência de diferentes fontes nutricionais sobre o crescimentode linhagens de Trichoderma (T. hamatum, T. harzianum, T. viride e T. longibrachiatum) isoladas do solo da Estação Ecológica da Juréia-Itatins (JIES), São Paulo - Brasil. Os cultivosforam feitos em meios líquidos de cultura contendo diferentes fontes de carbono (2%; w / v) e nitrogênio (1%; w / v) a 28ºC, pH 6,5 e agitados a 150 rpm durante 72 h. Os resultados mostraram, conforme esperado, que a glicose é melhor do que a sacarose como fonte de carbono indutora de crescimento das linhagens de Trichoderma testadas, enquanto que, o extrato de leveduras e a triptona foram boas fontes de nitrogênio indutorasde crescimento para os cultivos de T. hamatum e T. harzianum.

Partial purification and properties of cellulase-free alkaline xylanase produced by Rhizopus stolonifer in solid-state fermentation

Rhizopus stolonifer foi cultivado em meio de farelo de trigo para produzir uma xilanase alcalina celulase-free. Uma amostra parcialmente purificada desta enzima foi obtida após cromatografia de exclusão molecular em Sephacryl S–200 HR. A temperatura ótima de hidrólise determinada (45º C) está dentro do intervalo citado na literatura (45º C a 60º C) para xilanases microbianas. Quanto ao pH ótimo, a amostra obtida apresentou atividades máximas em pH 6,0 e 9,0. Estes dados diferem da literatura, uma vez que o pH ótimo citado para a maioria das xilanases estudadas varia entre 4,0 e 5,5. De acordo com os estudos cinéticos realizados, a xilanase apresentou maior Vmax em pH 9,0 (0,87 µmol/mg proteína) e menor Km em pH 6,0 (7,42 mg/mL). Os dois pHs ótimos determinados podem indicar a presença de isoformas desta enzima. Estes dados são interessantes pelo fato de que enzimas xilanolíticas alcalinas celulase-free podem ser utilizadas para o biobranqueamento da polpa na indústria de papel.