Substract and temperature effect on xylanase production by aspergillus fumigatus using low cost agricultural wastes / Efeito da temperatura e do substrato na produção de xilanase por aspergillus fumigatus utilizando resíduos agroindustriais de baixo custo

ABSTRACT

This study reports the optimization of xylanase production under solid state fermentation (SSF) by a thermotolerant Aspergillus fumigatus strain (SCB4) isolated from sugarcane bagasse piles of Brazilian Cerrado. Different combinations of low-cost agricultural byproducts in SSF were evaluated: sugarcane bagasse and wheat bran (1:1), sugarcane bagasse and corn straw (1:1) and only sugarcane bagasse. The enzyme biosynthesis by SSF was carried out at different temperatures (40, 45, 50 and 55 oC). The maximum levels of xylanase activity were obtained after 24 h at 45 °C using a culture medium containing sugarcane bagasse and wheat bran (1:1). Under optimal conditions, the fungal culture produced 574 U g-1 of xylanase (units/g of dry substrate). The crude enzyme showed optimal activity at 60 °C and pH 4.5. It exhibited thermostability up to 55 °C, wide range of pH stability and tolerance to ethanol, xylose and glucose. The physicochemical properties shown by this enzyme are appropriate for its application in hydrolysis of lignocellulosic residues for ethanol production and other bioproducts.

RESUMO

Este estudo descreve a otimização da produção de xilanase por fermentação em estado sólido (FES) por uma linhagem termotolerante de Aspergillus fumigatus isolada de pilhas de bagaço de cana-de-açúcar do Cerrado Brasileiro (linhagem SCB4). Combinações de diferentes subprodutos agrícolas de baixo custo foram avaliadas como substratos na FES: bagaço de cana-de-açúcar e farelo de trigo (1:1), bagaço de cana-de-açúcar e palha de milho (1:1) e somente bagaço de cana-de-açúcar. A produção da enzima por FES foi realizada em diferentes temperaturas (40, 45, 50 e 55 oC). Níveis máximos de xilanase (574 U g-1 de substrato seco) foram obtidos após 24 h a 45 °C, utilizando bagaço de cana-de-açúcar e farelo de trigo (1:1) no meio de cultura. O extrato enzimático bruto apresentou atividades ótimas a 60 °C e pH 4,5. A enzima exibiu estabilidade térmica até 55 °C, ampla faixa de pH de estabilidade e tolerância ao etanol, xilose e glucose. Tais propriedades físico-químicas indicam que o extrato enzimático obtido é apropriado para aplicação na hidrólise de resíduos lignocelulósicos para a produção de etanol e outros bioprodutos.