Caffeine degradation by Rhizopus delemar in packed bed column bioreactor using coffee husk as substrate

Various microorganisms including bacteria, yeast and fungi can degrade caffeine. There are few publications about caffeine degradation pathway in filamentous fungi, mainly by solid-state fermentation (SSF). Studies were carried out on degradation of caffeine and their metabolites by filamentous fungi in SSF using coffee husk as substrate. The purpose of this work was to investigate the caffeine degradation pathway by Rhizopus delemar in packed bed column fermenter and to compare this degradation metabolism with glass flasks fermentation. The methylxanthines were quantified by HPLC analysis. The experiments were realized with the optimized conditions in previous experiments: pH 6.5, 28ºC, inoculation rate 10(6) spores/g substrate, aeration rate 60 mL/min and initial moisture 73%. Under these conditions, after 72 hous of fermentation was achieved only 0.19% of caffeine and 0.014% of theophylline in the coffee husk. The strain proved to be able for caffeine and theophylline degradation by SSF in packed bed column bioreactor.

Diversos microrganismos incluindo bactérias, fungos e leveduras são capazes de assimilar a cafeína de meios sintéticos ou de resíduos de café. Existem poucos trabalhos sobre a via de degradação da cafeína em fungos filamentosos, principalmente por fermentação no estado sólido (FES). Estudos de degradação da cafeína por fungos filamentosos em FES usando casca de café como substrato vêm sendo realizados. O objetivo deste trabalho foi investigar a via de degradação da cafeína por Rhizopus delemar em biorreator de colunas aeradas e comparar este metabolismo de degradação com o da fermentação em frascos de vidro. As metilxantinas foram quantificadas por análises em HPLC. Os experimentos foram realizados com as condições otimizadas previamente: pH 6,5, 28ºC, 10(6) espores/g substrato, vazão de ar 60 mL/min e 73% de umidade inicial. Após 90 horas de fermentação, 65% da cafeína foi reduzida, resultando 0,19% de cafeína e 0,014% de teofilina na casca de café. Esta cepa provou ter habilidade para degradar cafeína e teofilina por FES em biorreator de colunas.

Caffeine degradation by Rhizopus delemar in packed bed column bioreactor using coffee husk as substrate

Various microorganisms including bacteria, yeast and fungi can degrade caffeine. There are few publications about caffeine degradation pathway in filamentous fungi, mainly by solid-state fermentation (SSF). Studies were carried out on degradation of caffeine and their metabolites by filamentous fungi in SSF using coffee husk as substrate. The purpose of this work was to investigate the caffeine degradation pathway by Rhizopus delemar in packed bed column fermenter and to compare this degradation metabolism with glass flasks fermentation. The methylxanthines were quantified by HPLC analysis. The experiments were realized with the optimized conditions in previous experiments: pH 6.5, 28ºC, inoculation rate 10(6) spores/g substrate, aeration rate 60 mL/min and initial moisture 73%. Under these conditions, after 72 hous of fermentation was achieved only 0.19% of caffeine and 0.014% of theophylline in the coffee husk. The strain proved to be able for caffeine and theophylline degradation by SSF in packed bed column bioreactor.

Diversos microrganismos incluindo bactérias, fungos e leveduras são capazes de assimilar a cafeína de meios sintéticos ou de resíduos de café. Existem poucos trabalhos sobre a via de degradação da cafeína em fungos filamentosos, principalmente por fermentação no estado sólido (FES). Estudos de degradação da cafeína por fungos filamentosos em FES usando casca de café como substrato vêm sendo realizados. O objetivo deste trabalho foi investigar a via de degradação da cafeína por Rhizopus delemar em biorreator de colunas aeradas e comparar este metabolismo de degradação com o da fermentação em frascos de vidro. As metilxantinas foram quantificadas por análises em HPLC. Os experimentos foram realizados com as condições otimizadas previamente: pH 6,5, 28ºC, 10(6) espores/g substrato, vazão de ar 60 mL/min e 73% de umidade inicial. Após 90 horas de fermentação, 65% da cafeína foi reduzida, resultando 0,19% de cafeína e 0,014% de teofilina na casca de café. Esta cepa provou ter habilidade para degradar cafeína e teofilina por FES em biorreator de colunas.

Caffeine degradation by Rhizopus delemar in packed bed column bioreactor using coffee husk as substrate

Various microorganisms including bacteria, yeast and fungi can degrade caffeine. There are few publications about caffeine degradation pathway in filamentous fungi, mainly by solid-state fermentation (SSF). Studies were carried out on degradation of caffeine and their metabolites by filamentous fungi in SSF using coffee husk as substrate. The purpose of this work was to investigate the caffeine degradation pathway by Rhizopus delemar in packed bed column fermenter and to compare this degradation metabolism with glass flasks fermentation. The methylxanthines were quantified by HPLC analysis. The experiments were realized with the optimized conditions in previous experiments: pH 6.5, 28ºC, inoculation rate 10(6) spores/g substrate, aeration rate 60 mL/min and initial moisture 73%. Under these conditions, after 72 hous of fermentation was achieved only 0.19% of caffeine and 0.014% of theophylline in the coffee husk. The strain proved to be able for caffeine and theophylline degradation by SSF in packed bed column bioreactor.

Diversos microrganismos incluindo bactérias, fungos e leveduras são capazes de assimilar a cafeína de meios sintéticos ou de resíduos de café. Existem poucos trabalhos sobre a via de degradação da cafeína em fungos filamentosos, principalmente por fermentação no estado sólido (FES). Estudos de degradação da cafeína por fungos filamentosos em FES usando casca de café como substrato vêm sendo realizados. O objetivo deste trabalho foi investigar a via de degradação da cafeína por Rhizopus delemar em biorreator de colunas aeradas e comparar este metabolismo de degradação com o da fermentação em frascos de vidro. As metilxantinas foram quantificadas por análises em HPLC. Os experimentos foram realizados com as condições otimizadas previamente: pH 6,5, 28ºC, 10(6) espores/g substrato, vazão de ar 60 mL/min e 73% de umidade inicial. Após 90 horas de fermentação, 65% da cafeína foi reduzida, resultando 0,19% de cafeína e 0,014% de teofilina na casca de café. Esta cepa provou ter habilidade para degradar cafeína e teofilina por FES em biorreator de colunas.

Degradation of caffeine by microorganisms and potential use of decaffeinated coffee husk and pulp in animal feeding

Coffee husk and coffee pulp are coffee processing by-products. Coffee husk is obtained when harvested coffee is processed by the dry method, and coffee pulp is produced by the wet method. In Brazil, coffee is usually processed by the dry method, therefore an expressive amount of husk is obtained every year. Some of the husk is used as organic fertilizer but, other applications are very limited, mainly because it is a bulky product. The presence of tannins and caffeine diminish acceptability and palatability of husk by animals. This review discuss degradation of caffeine by microorganisms, with special attention to bacterial, biological decaffeination of coffee husk and pulp and its subsequent use on animal feeding. The known biochemical routes of caffeine degradation by microorganisms are initially discussed; problems concerning physiological effects in animals, focusing on the limitations imposed by caffeine as an antiphysiological component are raised; the use of microorganisms to decaffeinate coffee husk and pulp is discussed. The discussions offer a view on decreasing caffeine content of coffee husk and pulp, which would allow the use of larger amounts of these products in animal feeding, partially replacing traditional components such as cereal grains.

A palha e a polpa de café são subprodutos obtidos durante o processamento do café, após a colheita. A primeira é produzida quando o café é processado pela via seca, enquanto que a outra, pela via úmida. Como no Brasil predomina a produção de café pela primeira via, o volume de palha é enorme. Além do seu uso como adubo orgânico, pouco tem sido a utilização da palha para outras finalidades, devido principalmente ao volume que ela ocupa. Particularmente à sua utilização na formulação de rações para animais, a presença de taninos e cafeína diminuem sua aceitação e palatabilidade. Nesta revisão discute-se a degradação de cafeína por microrganismos, particularmente bactérias, com vistas na sua utilização para descafeinar a palha e polpa de café para uso na alimentação animal. Inicialmente comenta-se sobre as rotas bioquímicas da degradação de cafeína por microrganismos. Na segunda parte da revisão são levantados os problemas referentes aos efeitos fisiológicos da cafeína em animais, limitando seu uso na composição de rações. A terceira parte da revisão aborda a questão da possibilidade do uso de microrganismos para diminuir o teor do alcalóide na palha e polpa de café, aumentando a aceitação pelos animais, logo, permitindo sua maior adição em rações em substituição aos cereais.

Degradation of caffeine by microorganisms and potential use of decaffeinated coffee husk and pulp in animal feeding

Coffee husk and coffee pulp are coffee processing by-products. Coffee husk is obtained when harvested coffee is processed by the dry method, and coffee pulp is produced by the wet method. In Brazil, coffee is usually processed by the dry method, therefore an expressive amount of husk is obtained every year. Some of the husk is used as organic fertilizer but, other applications are very limited, mainly because it is a bulky product. The presence of tannins and caffeine diminish acceptability and palatability of husk by animals. This review discuss degradation of caffeine by microorganisms, with special attention to bacterial, biological decaffeination of coffee husk and pulp and its subsequent use on animal feeding. The known biochemical routes of caffeine degradation by microorganisms are initially discussed; problems concerning physiological effects in animals, focusing on the limitations imposed by caffeine as an antiphysiological component are raised; the use of microorganisms to decaffeinate coffee husk and pulp is discussed. The discussions offer a view on decreasing caffeine content of coffee husk and pulp, which would allow the use of larger amounts of these products in animal feeding, partially replacing traditional components such as cereal grains.

A palha e a polpa de café são subprodutos obtidos durante o processamento do café, após a colheita. A primeira é produzida quando o café é processado pela via seca, enquanto que a outra, pela via úmida. Como no Brasil predomina a produção de café pela primeira via, o volume de palha é enorme. Além do seu uso como adubo orgânico, pouco tem sido a utilização da palha para outras finalidades, devido principalmente ao volume que ela ocupa. Particularmente à sua utilização na formulação de rações para animais, a presença de taninos e cafeína diminuem sua aceitação e palatabilidade. Nesta revisão discute-se a degradação de cafeína por microrganismos, particularmente bactérias, com vistas na sua utilização para descafeinar a palha e polpa de café para uso na alimentação animal. Inicialmente comenta-se sobre as rotas bioquímicas da degradação de cafeína por microrganismos. Na segunda parte da revisão são levantados os problemas referentes aos efeitos fisiológicos da cafeína em animais, limitando seu uso na composição de rações. A terceira parte da revisão aborda a questão da possibilidade do uso de microrganismos para diminuir o teor do alcalóide na palha e polpa de café, aumentando a aceitação pelos animais, logo, permitindo sua maior adição em rações em substituição aos cereais.