ABSTRACT
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 -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.(AU)
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 -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.(AU)
Subject(s)
Amazonian Ecosystem , Biomass , Fungi/isolation & purification , Cellulases , EnzymesABSTRACT
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.
.ABSTRACT
In recent years, xylanases have expanded their use in many processing industries, such as pulp and paper, food and textile. Thermomyces lanuginosus IOC-4145 was able to produce a very high level of cellulase-free xylanase in shaken cultures using corncob as substrate (500 U/mL). An optimization of the medium composition in submerged fermentation was carried out aiming at a low cost medium composition for enzyme production. Statistical experiment design was employed for this purpose, pointing out corncob as the most important parameter, which affects enzyme production. Additionally, the influence of several chemicals on xylanase activity was investigated in the crude extract. A slight stimulation of the enzyme (5-15%) was achieved with NaCl and urea, both at 3 and 5 mM of concentration. On the other hand, dithiothreitol and beta-mercaptoethanol at a molarity of 5mM have caused a strong stimulation of the enzyme (40-53%). The crude xylanase displayed appreciable thermostability, retaining almost 50% of activity during 24 hours of incubation at 50ºC; about 50% of activity was present at 60ºC even after 4 hours of incubation. The enzyme also exhibited good storage stability at -20ºC without any stabilizing agent.
Nos últimos anos tem crescido o uso de xilanases em muitas indústrias, tais como polpa e papel, alimentos e têxtil. Thermomyces lanuginosus IOC-4145 foi capaz de produzir um alto nível de xilanase livre de celulase em culturas agitadas usando sabugo de milho como substrato (500 U/mL). Procedeu-se, inicialmente, à otimização da composição do meio de produção em fermentação submersa, com o intuito de alcançar uma composição de meio de produção de baixo custo para produção da enzima. Para este propósito, utilizou-se planejamento estatístico de experimentos. O sabugo de milho revelou-se como a mais importante variável que afeta a produção enzimática. Adicionalmente, a influência de vários reagentes na atividade xilanásica foi investigada no extrato bruto. Um pequeno estímulo na atividade enzimática (5-15%) foi observado para NaCl e uréia, ambos nas concentrações de 3 e 5 mM. Por outro lado, ditiotreitol e beta-mercaptoetanol 5mM causaram um grande estímulo na atividade xilanásica (40-53%). A xilanase produzida apresentou apreciável termoestabilidade, retendo quase 50% da atividade inicial durante 24 horas de incubação a 50ºC e, aproximadamente, 50% da atividade foram mantidos a 60ºC, mesmo após 4 horas de incubação. A enzima também exibiu boa estabilidade à estocagem a -20ºC na ausência de qualquer agente estabilizante.
ABSTRACT
In Brazil, a large amount of a fibrous residue is generated as result of soybean (Glycine max) protein production. This material, which is rich in hemicellulose and cellulose, can be used in solid state cultivations for the production of valuable metabolites and enzymes. In this work, we studied the bioconversion of this residue by bacteria strains isolated from water and soil collected in the Amazon region. Five strains among 87 isolated bacteria selected for their ability to produce either celullases or xylanases were cultivated on the aforementioned residue. From strain BL62, identified as Bacillus subtilis, it was obtained a preparation showing the highest specific cellulase activity, 1.08 UI/mg protein within 24 hours of growth. Concerning xylanase, the isolate BL53, also identified as Bacillus subtilis, showed the highest specific activity for this enzyme, 5.19 UI/mg protein within 72 hours of cultivation. It has also been observed the production of proteases that were associated with the loss of cellulase and xylanase activities. These results indicated that the selected microorganisms, and the cultivation process, have great biotechnological potential.
No Brasil, uma grande quantidade de resíduos fibrosos de soja (Glycine max) são gerados no processo de produção de proteína de soja. Estes materiais, ricos em celulose e hemicelulose, podem ser usados como substratos para cultivos microbianos visando a produção de valiosos metabólitos e enzimas. Neste trabalho, estudou-se a produção de enzimas, utilizando estes resíduos, por bactérias isoladas da água e do solo da região amazônica. Cinco cepas, dentre 87 iniciais, foram selecionadas e crescidas em cultivo semi-sólido (CSS). Preparações obtidas do isolado BL 62, identificado como Bacillus subtilis, apresentaram a maior atividade específica para celulase, 1,08 UI/ mg de proteína, em 24 horas de cultivo. No que se refere às xilanases, preparações obtidas do isolado BL 53, também identificado como Bacillus subtilis, apresentaram a maior atividade específica para esta enzima, com um valor de 5,19 UI/ mg de proteína, em 72 horas de cultivo. Também foi demonstrada a produção simultânea de proteases, o que pode ser associado à perda das atividades de celulase e xilanase durante o cultivo. Os resultados indicam que os microrganismos selecionados e o processo de cultivo empregado utilizando resíduo da soja apresentam grande potencial biotecnológico.
ABSTRACT
The effect of temperature on the activity and stability of endoxylanase and beta-xylosidase from Aspergillus awamori was investigated. The growth of A. awamori in milled sugar cane bagasse produced predominantly extracellular endoxylanase (30 U/ml) and lower amounts of beta-xylosidase (1.3 U/ml). Grown in sugar cane bagasse as the principal carbon source, the microorganism produced a quite stable beta-xylosidase in a temperature range of 35-55°C, but it exhibited a lower thermostable endoxylanase. The thermostability of endoxylanase was enhanced through addition of polyhydric alcohols, mainly 2 M xylitol and sorbitol solutions. Particular stability upon storage (100%) was found for endoxylanase at -4°C for 165 days. Yet for beta-xylosidase, an activity decrease of approximately 20% was observed during the first 15 days of storage, maintaining roughly 75% of initial activity until the end of the experiment.
O presente trabalho trata do estudo do efeito da temperatura na atividade e estabilidade de endo-xilanase e beta-xilosidase produzidas, extracelularmente, por Aspergillus awamori. O cultivo deste microrganismo, em bagaço de cana finamente dividido, produziu predominantemente endo-xilanases (30 U/ml) e menores atividades de beta-xilosidase (1,3 U/ml); esta última exibiu considerável estabilidade em faixa de temperatura variando de 35 a 55°C, por outro lado verificou-se uma menor termo estabilidade para a endoenzima. A estabilidade térmica de endo-xilanase foi aumentada consideravelmente através da adição de polióis, principalmente xilitol e sorbitol em concentração de 2,0 M. No que concerne à estocagem a baixa temperatura (-4°C), observou-se uma estabilidade particular na atividade endo-xilanásica (100%), durante 165 dias, porém, um decréscimo de aproximadamente 20% na atividade beta-xilosidásica foi verificado após os primeiros 15 dias de armazenamento nas mesmas condições, mantendo-se aproximadamente em 75% da atividade inicial no mesmo período de tempo.