Protease production and molecular characterization of a protease dipeptidyl-aminopeptidase gene from different strains of Sordaria fimicola / Produção de protease e caracterização molecular de um gene de protease - DPAP (dipeptidil-aminopeptidase) de diferentes cepas de Sordaria fimicola

The current research was designed to reach extracellular protease production potential in different strains of Sordaria fimicola which were previously obtained from Dr. Lamb (Imperial College, London) from North Facing Slope and South Facing Slope of Evolution Canyon. After initial and secondary screening, two hyper-producers strains S2 and N6 were selected for submerged fermentation and cultural conditions including temperature, pH, incubation period, inoculum size, substrate concentration, and different carbon and nitrogen sources were optimized for enzyme production. S2 strain showed maximum protease production of 3.291 U/mL after 14 days of incubation at 30 °C with 7 pH, 1% substrate concentration and 1 mL inoculum, While N6 strain showed maximum protease production of 1.929 U/mL under fermentation optimized conditions. Another aim of the present research was to underpin the biodiversity of genetics and post-translational modifications (PTMs) of protease DPAP (peptidyl-aminopeptidase) in Sordaria fimicola. Five polymorphic sites were observed in amino acid sequence of S. fimicola strains with reference to Neurospora crassa. PTMs prediction from bioinformatics tools predicted 38 phosphorylation sites on serine residues for protease peptidyl-aminopeptidase in S1 strain of S. fimicola while 45 phosphorylation sites on serine in N7 strain and 47 serine phosphorylation modifications were predicted in N. crassa. Current research gave an insight that change in genetic makeup effected PTMs which ultimately affected the production of protease enzyme in different strains of same organism (S. fimicola). The production and molecular data of the research revealed that environmental stress has strong effects on the specific genes through mutations which may cause genetic diversity. S. fimicola is non- pathogenic fungus and has a short life cycle. This fungus can be chosen to produce protease enzyme on a commercial scale.

A pesquisa atual foi projetada para alcançar o potencial de produção de protease extracelular em diferentes cepas de Sordaria fimicola que foram previamente obtidas do Dr. Lamb (Imperial College, Londres) de North Facing Slope e South Facing Slope de Evolution Canyon. Após a triagem inicial e secundária, duas cepas hiperprodutoras S2 e N6 foram selecionadas para fermentação submersa e condições culturais, incluindo temperatura, pH, período de incubação, tamanho do inóculo, concentração de substrato, e diferentes fontes de carbono e nitrogênio foram otimizadas para produção de enzima. A cepa S2 apresentou produção máxima de protease de 3,291 U/mL após 14 dias de incubação a 30 °C com pH 7, concentração de substrato de 1% e inóculo de 1 mL, enquanto a cepa N6 apresentou produção máxima de protease de 1,929 U/mL em condições otimizadas de fermentação. Outro objetivo da presente pesquisa foi sustentar a biodiversidade da genética e modificações pós-tradicionais (PTMs) da protease DPAP (peptidil-aminopeptidase) em Sordaria fimicola. Cinco sítios polimórficos foram observados na sequência de aminoácidos de cepas de S. fimicola com referência a Neurospora crassa. A previsão de PTMs a partir de ferramentas de bioinformática previu 38 locais de fosforilação em resíduos de serina para protease peptidil-aminopeptidase na cepa S1 de S. fimicola, enquanto 45 locais de fosforilação em serina na cepa N7 e 47 modificações de fosforilação de serina foram previstas em N. crassa. A pesquisa atual deu uma ideia de que a mudança na composição genética afetou os PTMs que, em última análise, afetaram a produção da enzima protease em diferentes cepas do mesmo organismo (S. fimicola). A produção e os dados moleculares da pesquisa revelaram que o estresse ambiental tem fortes efeitos sobre genes específicos por meio de mutações que podem causar diversidade genética. S. fimicola é um fungo não patogênico e tem um ciclo de vida curto. Esse fungo pode ser escolhido para produzir enzima protease em escala comercial.

Fermented and non-fermented whole rice bran in the production of the rotifer Brachionus plicatilis / Utilização do farelo de arroz com e sem fermentação na produção do rotífero Brachionus plicatilis

The objective of the present study was to evaluate the use of fermented and non-fermented whole rice bran for rotifer feeding, based on the effects on growth parameters, antioxidant and oxidative damage responses, and water quality. The study was based on three experiments, which compared the effect of different concentrations of non-fermented whole rice bran, the effect of different concentrations of fermented whole rice bran and the effect of the best concentrations of fermented and non-fermented whole rice bran, as well as the replacement of part of the baking yeast by rice bran. The results showed the best growth performances in treatments with 0.7 g yeast with 1.5 g fermented rice bran, 0.35 g yeast with 0.75 g whole rice bran, and 0.35 g yeast with 0.75 g fermented rice bran. Fermentation of rice bran for 6 hours did not induce oxidative stress in rotifers. This work revealed that the use of 1.5 g of fermented bran and replacement of 50% of yeast with fermented or non-fermented rice bran may be used for rotifer feeding, with the additional benefit of improving the environmental quality due to the lower amount of ammonia released in the water.

O objetivo do presente trabalho foi avaliar a utilização do farelo de arroz integral e fermentado na alimentação de rotíferos, baseado nos efeitos sobre os parâmetros de desempenho, respostas antioxidantes e de dano oxidativo, e qualidade de água. O estudo foi baseado em três experimentos, os quais compararam o efeito de diferentes concentrações de farelo de arroz integral na alimentação de rotíferos, o efeito de diferentes concentrações de farelo de arroz fermentado na alimentação de rotíferos e o efeito das melhores concentrações de farelo de arroz integral e fermentado, bem como a substituição de parte da levedura de panificação por esses farelos. Os resultados mostraram um melhor desempenho em crescimento nos tratamentos com 0,7 g de levedura, 1,5 g de farelo fermentado, 0,35 g de levedura + 0,75 g de farelo integral e 0,35 g de levedura +0,75 g de farelo fermentado. A fermentação do farelo de arroz por 6 horas não induziu estresse oxidativo nos rotíferos. Foi constatado que pode ser usado 1,5 g de farelo fermentado  e substituído 50% de levedura por farelo de arroz fermentado ou integral na alimentação de rotíferos, com a vantagem de apresentar melhor qualidade ambiental, devido a diminuição da amônia da água.

Fermented and non-fermented whole rice bran in the production of the rotifer Brachionus plicatilis / Utilização do farelo de arroz com e sem fermentação na produção do rotífero Brachionus plicatilis

The objective of the present study was to evaluate the use of fermented and non-fermented whole rice bran for rotifer feeding, based on the effects on growth parameters, antioxidant and oxidative damage responses, and water quality. The study was based on three experiments, which compared the effect of different concentrations of non-fermented whole rice bran, the effect of different concentrations of fermented whole rice bran and the effect of the best concentrations of fermented and non-fermented whole rice bran, as well as the replacement of part of the baking yeast by rice bran. The results showed the best growth performances in treatments with 0.7 g yeast with 1.5 g fermented rice bran, 0.35 g yeast with 0.75 g whole rice bran, and 0.35 g yeast with 0.75 g fermented rice bran. Fermentation of rice bran for 6 hours did not induce oxidative stress in rotifers. This work revealed that the use of 1.5 g of fermented bran and replacement of 50% of yeast with fermented or non-fermented rice bran may be used for rotifer feeding, with the additional benefit of improving the environmental quality due to the lower amount of ammonia released in the water.(AU)

O objetivo do presente trabalho foi avaliar a utilização do farelo de arroz integral e fermentado na alimentação de rotíferos, baseado nos efeitos sobre os parâmetros de desempenho, respostas antioxidantes e de dano oxidativo, e qualidade de água. O estudo foi baseado em três experimentos, os quais compararam o efeito de diferentes concentrações de farelo de arroz integral na alimentação de rotíferos, o efeito de diferentes concentrações de farelo de arroz fermentado na alimentação de rotíferos e o efeito das melhores concentrações de farelo de arroz integral e fermentado, bem como a substituição de parte da levedura de panificação por esses farelos. Os resultados mostraram um melhor desempenho em crescimento nos tratamentos com 0,7 g de levedura, 1,5 g de farelo fermentado, 0,35 g de levedura + 0,75 g de farelo integral e 0,35 g de levedura +0,75 g de farelo fermentado. A fermentação do farelo de arroz por 6 horas não induziu estresse oxidativo nos rotíferos. Foi constatado que pode ser usado 1,5 g de farelo fermentado  e substituído 50% de levedura por farelo de arroz fermentado ou integral na alimentação de rotíferos, com a vantagem de apresentar melhor qualidade ambiental, devido a diminuição da amônia da água.(AU)

Cellulases production on paper and sawdust using native Trichoderma asperellum / Producción de celulasas en papel y aserrín usando Trichoderma asperellum / Produção de celulases em papel e serragem usando Trichoderma asperellum

Abstract Microbial cellulases are industrially used enzymes that catalyze the cleavage of the glycosidic bonds of cellulose. This hydrolysis yields sugars that can be used in processes such as bioethanol production. These enzymes are mainly produced by fungi belonging to the genus Trichoderma via submerged or solid state fermentation with cellulosic materials as substrates. Recent publications have increasingly demonstrated that alternatives to T. reesei enzymes in the production of second-generation biofuels exist. Here, cellulolytic activities of crude extracts obtained from a native isolate of T. asperellum from coffe pulp and a strain of T. reesei were evaluated. Solid state fermentations were performed using paper and sawdust as substrates. The activities were measured after 12 days of incubation. The extracts obtained from T. reesei showed higher cellulase and endoglucanase activities (6.5 and 5.8 U/g) than those obtained using T. asperellum (5.6 and 4.1 U/g) with paper as substrate. There were no significant differences between isolates when grown on sawdust. It was possible to verify that native T. asperellum was able to produce cellulases on lignocellulosic material such as moistened paper and sawdust without having undergone a chemical pretreatment.

Resumen Las celulasas microbianas son enzimas utilizadas industrialmente, que catalizan la ruptura de enlaces glicosídicos de celulosa. Esta hidrólisis produce azúcares que pueden utilizarse en procesos tales como la producción de bioteanol. Estas enzimas son producidas principalmente por hongos pertenecientes al género Trichoderma vía fermentación en estado sólido o sumergido, con materiales celulósicos como sustratos. Las publicaciones recientes han demostrado de forma creciente que existen alternativas a las enzimas de T. reesei en la producción de biocombustibles de segunda generación. En este estudio se evaluaron las actividades celulolíticas de extractos crudos obtenidos de un aislamiento nativo de T. asperellum de pulpa de café y una cepa de T. reesei. Las fermentaciones en estado sólido se llevaron a cabo usando como sustratos papel y aserrín. Las actividades se midieron después de 12 días de incubación. Los extractos obtenidos de T. reesei mostraron mayor actividad de celulasa y endoglucanasa (6.5 and 5.8 U/g) que los obtenidos usando T. asperellum (5.6 and 4.1 U/g) con papel como sustrato. No hubo diferencias significativas entre los dos aislamientos cuando crecieron en aserrín. Se pudo verificar que T. asperellum nativa fue capaz de producir celulasas en material lignocelulósico, como papel humedecido y aserrín, que no había pasado por un pretratamiento químico.

Resumo As celulases microbianas são enzimas utilizadas industrialmente, que catalisam o rompimento das ligações glicosídicas da celulose. Esta hidrólise produze açúcares que podem ser utilizados em processos como a produção de bioetanol. Estas enzimas são produzidas principalmente por fungos pertencentes ao gênero Trichoderma, via fermentação em estado sólido ou submerso, com materiais celulósicos como substrato. As publicações recentes veem demonstrando de maneira crescente que existem alternativas as enzimas de T. reesei na produção de biocombustíveis de segunda geração. Neste estudo foram avaliadas as atividades celulolíticas de extratos brutos obtidos de um isolamento nativo de T. asperellum da polpa de café e uma cepa de T. reesei. As fermentações em estado sólido se realizaram usando como substrato papel e serragem. As atividades foram medidas depois de 12 dias de incubação. Os extratos obtidos de T. reesei mostraram maiores atividades de celulase e endoglicanase (6.5 e 5.8 U/g) que os obtidos usando T. asperellum (5.6 e 4.1 U/g) com papel como substrato. Não houve diferenças significativas entre os dos isolamentos quando cresceram em serragem. Foi possível verificar que T. asperellum nativa foi capaz de produzir celulases em material lignocelulósico, como papel humedecido e serragem, que não haviam passado por um pré-tratamento químico.

Decolorization of textile industry wastewater in solid state fermentation with Peach-Palm (Bactris gasipaes) residue / Decoloração de águas residuais da indústria têxtil em fermentação de estado sólido com resíduo de Pupunha (Bactris gasipaes)

In this work we have assessed the decolorization of textile effluents throughout their treatment in a solid-state fermentation (SSF) system. SSF assays were conducted with peach-palm (Bactris gasipaes) residue using the white rot fungus Ganoderma lucidum EF 31. The influence of the dye concentration and of the amounts of peach-palm residue and liquid phase on both the discoloration efficiency and enzyme production was studied. According to our results, independently of experimental conditions employed, laccase was the main ligninolytic enzyme produced by G. lucidum. The highest laccase activity was obtained at very low effluent concentrations, suggesting the existence of an inhibitory effect of higher concentrations on fungal metabolism. The highest percentage of color removal was reached when 10 grams of peach palm residue was moistened with 60 mL of the final effluent. In control tests carried out with the synthetic dye Remazol Brilliant Blue R (RBBR) decolorization efficiencies about 20% higher than that achieved with the industrial effluent were achieved. The adsorption of RBBR on peach-palm residue was also investigated. Equilibrium tests showed that the adsorption of this dye followed both Langmuir and Freundlich isotherms. Hence, our experimental results indicate that peach-palm residue is suitable substrate for both laccase production and color removal in industrial effluents.(AU)

Neste trabalho, avaliamos a descoloração de efluentes têxteis durante seu tratamento em um sistema de fermentação em estado sólido (SSF). Os ensaios foram conduzidos com resíduo de pupunha (Bactris gasipaes) utilizando o fungo de podridão branca Ganoderma lucidum EF 31. A influência da concentração de corante, as quantidades de resíduo e da fase líquida foram estudadas tanto na eficiência de descoloração como na produção de enzima. De acordo com os resultados, independentemente das condições experimentais utilizadas, a lacase foi a principal enzima ligninolítica produzida por G. lucidum. A atividade de lacase mais elevada foi obtida em baixas concentrações de efluentes, sugerindo um efeito inibitório no metabolismo fúngico. A maior remoção de cor foi obtida com 10 gramas de resíduo da pupunha e 60 mL do efluente final. Nos ensaios de controle realizados com o corante sintético RBBR, foram atingidos cerca de 20% mais descoloração do que os obtidos com o efluente industrial. A adsorção de RBBR no resíduo de pupunha também foi investigada. Os testes de equilíbrio mostraram que a adsorção deste corante seguiu as isotermas de Langmuir e Freundlich. Assim, os resultados experimentais indicam que o resíduo de pupunha é um substrato adequado tanto para a produção de lacase quanto para a remoção de cor em efluentes industriais.(AU)

Decolorization of textile industry wastewater in solid state fermentation with Peach-Palm (Bactris gasipaes) residue / Decoloração de águas residuais da indústria têxtil em fermentação de estado sólido com resíduo de Pupunha (Bactris gasipaes)

Abstract In this work we have assessed the decolorization of textile effluents throughout their treatment in a solid-state fermentation (SSF) system. SSF assays were conducted with peach-palm (Bactris gasipaes) residue using the white rot fungus Ganoderma lucidum EF 31. The influence of the dye concentration and of the amounts of peach-palm residue and liquid phase on both the discoloration efficiency and enzyme production was studied. According to our results, independently of experimental conditions employed, laccase was the main ligninolytic enzyme produced by G. lucidum. The highest laccase activity was obtained at very low effluent concentrations, suggesting the existence of an inhibitory effect of higher concentrations on fungal metabolism. The highest percentage of color removal was reached when 10 grams of peach palm residue was moistened with 60 mL of the final effluent. In control tests carried out with the synthetic dye Remazol Brilliant Blue R (RBBR) decolorization efficiencies about 20% higher than that achieved with the industrial effluent were achieved. The adsorption of RBBR on peach-palm residue was also investigated. Equilibrium tests showed that the adsorption of this dye followed both Langmuir and Freundlich isotherms. Hence, our experimental results indicate that peach-palm residue is suitable substrate for both laccase production and color removal in industrial effluents.

Resumo Neste trabalho, avaliamos a descoloração de efluentes têxteis durante seu tratamento em um sistema de fermentação em estado sólido (SSF). Os ensaios foram conduzidos com resíduo de pupunha (Bactris gasipaes) utilizando o fungo de podridão branca Ganoderma lucidum EF 31. A influência da concentração de corante, as quantidades de resíduo e da fase líquida foram estudadas tanto na eficiência de descoloração como na produção de enzima. De acordo com os resultados, independentemente das condições experimentais utilizadas, a lacase foi a principal enzima ligninolítica produzida por G. lucidum. A atividade de lacase mais elevada foi obtida em baixas concentrações de efluentes, sugerindo um efeito inibitório no metabolismo fúngico. A maior remoção de cor foi obtida com 10 gramas de resíduo da pupunha e 60 mL do efluente final. Nos ensaios de controle realizados com o corante sintético RBBR, foram atingidos cerca de 20% mais descoloração do que os obtidos com o efluente industrial. A adsorção de RBBR no resíduo de pupunha também foi investigada. Os testes de equilíbrio mostraram que a adsorção deste corante seguiu as isotermas de Langmuir e Freundlich. Assim, os resultados experimentais indicam que o resíduo de pupunha é um substrato adequado tanto para a produção de lacase quanto para a remoção de cor em efluentes industriais.

Decolorization of textile industry wastewater in solid state fermentation with Peach-Palm (Bactris gasipaes) residue

Abstract In this work we have assessed the decolorization of textile effluents throughout their treatment in a solid-state fermentation (SSF) system. SSF assays were conducted with peach-palm (Bactris gasipaes) residue using the white rot fungus Ganoderma lucidum EF 31. The influence of the dye concentration and of the amounts of peach-palm residue and liquid phase on both the discoloration efficiency and enzyme production was studied. According to our results, independently of experimental conditions employed, laccase was the main ligninolytic enzyme produced by G. lucidum. The highest laccase activity was obtained at very low effluent concentrations, suggesting the existence of an inhibitory effect of higher concentrations on fungal metabolism. The highest percentage of color removal was reached when 10 grams of peach palm residue was moistened with 60 mL of the final effluent. In control tests carried out with the synthetic dye Remazol Brilliant Blue R (RBBR) decolorization efficiencies about 20% higher than that achieved with the industrial effluent were achieved. The adsorption of RBBR on peach-palm residue was also investigated. Equilibrium tests showed that the adsorption of this dye followed both Langmuir and Freundlich isotherms. Hence, our experimental results indicate that peach-palm residue is suitable substrate for both laccase production and color removal in industrial effluents.

Resumo Neste trabalho, avaliamos a descoloração de efluentes têxteis durante seu tratamento em um sistema de fermentação em estado sólido (SSF). Os ensaios foram conduzidos com resíduo de pupunha (Bactris gasipaes) utilizando o fungo de podridão branca Ganoderma lucidum EF 31. A influência da concentração de corante, as quantidades de resíduo e da fase líquida foram estudadas tanto na eficiência de descoloração como na produção de enzima. De acordo com os resultados, independentemente das condições experimentais utilizadas, a lacase foi a principal enzima ligninolítica produzida por G. lucidum. A atividade de lacase mais elevada foi obtida em baixas concentrações de efluentes, sugerindo um efeito inibitório no metabolismo fúngico. A maior remoção de cor foi obtida com 10 gramas de resíduo da pupunha e 60 mL do efluente final. Nos ensaios de controle realizados com o corante sintético RBBR, foram atingidos cerca de 20% mais descoloração do que os obtidos com o efluente industrial. A adsorção de RBBR no resíduo de pupunha também foi investigada. Os testes de equilíbrio mostraram que a adsorção deste corante seguiu as isotermas de Langmuir e Freundlich. Assim, os resultados experimentais indicam que o resíduo de pupunha é um substrato adequado tanto para a produção de lacase quanto para a remoção de cor em efluentes industriais.

Decolorization of textile industry wastewater in solid state fermentation with Peach-Palm (Bactris gasipaes) residue

Abstract In this work we have assessed the decolorization of textile effluents throughout their treatment in a solid-state fermentation (SSF) system. SSF assays were conducted with peach-palm (Bactris gasipaes) residue using the white rot fungus Ganoderma lucidum EF 31. The influence of the dye concentration and of the amounts of peach-palm residue and liquid phase on both the discoloration efficiency and enzyme production was studied. According to our results, independently of experimental conditions employed, laccase was the main ligninolytic enzyme produced by G. lucidum. The highest laccase activity was obtained at very low effluent concentrations, suggesting the existence of an inhibitory effect of higher concentrations on fungal metabolism. The highest percentage of color removal was reached when 10 grams of peach palm residue was moistened with 60 mL of the final effluent. In control tests carried out with the synthetic dye Remazol Brilliant Blue R (RBBR) decolorization efficiencies about 20% higher than that achieved with the industrial effluent were achieved. The adsorption of RBBR on peach-palm residue was also investigated. Equilibrium tests showed that the adsorption of this dye followed both Langmuir and Freundlich isotherms. Hence, our experimental results indicate that peach-palm residue is suitable substrate for both laccase production and color removal in industrial effluents.

Resumo Neste trabalho, avaliamos a descoloração de efluentes têxteis durante seu tratamento em um sistema de fermentação em estado sólido (SSF). Os ensaios foram conduzidos com resíduo de pupunha (Bactris gasipaes) utilizando o fungo de podridão branca Ganoderma lucidum EF 31. A influência da concentração de corante, as quantidades de resíduo e da fase líquida foram estudadas tanto na eficiência de descoloração como na produção de enzima. De acordo com os resultados, independentemente das condições experimentais utilizadas, a lacase foi a principal enzima ligninolítica produzida por G. lucidum. A atividade de lacase mais elevada foi obtida em baixas concentrações de efluentes, sugerindo um efeito inibitório no metabolismo fúngico. A maior remoção de cor foi obtida com 10 gramas de resíduo da pupunha e 60 mL do efluente final. Nos ensaios de controle realizados com o corante sintético RBBR, foram atingidos cerca de 20% mais descoloração do que os obtidos com o efluente industrial. A adsorção de RBBR no resíduo de pupunha também foi investigada. Os testes de equilíbrio mostraram que a adsorção deste corante seguiu as isotermas de Langmuir e Freundlich. Assim, os resultados experimentais indicam que o resíduo de pupunha é um substrato adequado tanto para a produção de lacase quanto para a remoção de cor em efluentes industriais.

Production of xylanase by a new strain of Thermoascus aurantiacus: obtainment of enzymatic extract with reduced cellulolytic activity for application in pulp and paper industries / Produção de xilanase por nova linhagem de Thermoascus aurantiacus: obtenção de extrato enzimático com reduzida atividade celulolítica para aplicação em indústria de papel e celulose

Xylanases are useful in several industrial segments, including pulp and paper bleaching, animal feed, and bread-making processes. However, the industrial use of these enzymes is closely related to its production cost and its catalytic properties. The process of solid state fermentation enables the use of agro-industrial residues as substrates for microbial cultivation and enzymes production, reducing costs. In the present study, different cultivation parameters were evaluated for the xylanase production by the thermophilic fungus Thermoascus aurantiacus, by solid state fermentation, using agro-industrial residues as substrates. High production of xylanase (1701.9 U g-1 of dry substrate) was obtained using wheat bran containing 65% of initial moisture, at 120 h of cultivation, and 45°C. The xylanase showed optimal activity at pH 5.0 and 75°C; its stability was maintained at pH 3.0­11.0. The enzyme retained its catalytic potential after 1 h, at 75°C. The enzymatic extract produced under optimized conditions showed reduced activities of endoglucanase and FPase. Our results, including the xylanase production by T. aurantiacus in low-cost cultivation medium, high structural stability of the enzyme, and reduced cellulolytic activity, encourage the application of this enzymatic extract in pulp and paper bleaching processes.

As xilanases apresentam aplicabilidade em diferentes segmentos industriais, como: branqueamento de papel e celulose, ração animal e panificação. No entanto, a utilização industrial dessas enzimas está intimamente relacionada com seu custo de produção e suas propriedades catalíticas. O processo de fermentação em estado sólido possibilita o uso de resíduos agroindustriais como substratos, para o cultivo microbiano e produção de enzimas, reduzindo o custo da produção enzimática. No presente trabalho, diferentes parâmetros de cultivo foram avaliados para produção de xilanase por cultivo em estado sólido do fungo termófilo Thermoascus aurantiacus, utilizando resíduos agroindustriais como substratos. A maior produção de xilanase, 1701,9 U g-1 de substrato seco, foi obtida no cultivo em farelo de trigo, contendo 65% de umidade inicial, em 120 horas de cultivo a 45°C. A xilanase produzida apresentou atividade ótima em pH 5,0 a 75°C, mantendo sua estabilidade em pH 3,0 a 11,0. A enzima manteve seu potencial catalítico após 1 h a 75°C. O extrato enzimático produzido nas condições otimizadas apresentou reduzida atividade de endoglucanase e FPase. Os resultados obtidos no presente trabalho (produção de xilanase pelo fungo em meios de cultivo de baixo custo, elevada estabilidade estrutural da enzima e reduzida atividade celulolítica) estimulam a aplicação desse complexo enzimático em processos de branqueamento de papel e celulose.

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.

Caracterização de fungos isolados da região Amazônica quanto ao potencial para produção das enzimas envolvidas na conversão da biomassa vegetal / Characterization of fungi isolated from the Amazon region for the potential of biomass-degrading enzymes production

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.

Caracterização de fungos isolados da região Amazônica quanto ao potencial para produção das enzimas envolvidas na conversão da biomassa vegetal / Characterization of fungi isolated from the Amazon region for the potential of biomass-degrading enzymes production

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)

Efeito da fermentação fúngica no teor de compostos fenólicos em casca de café robusta / The effect of fungal fermentation in phenolics content in robusta coffee husk

A casca de café é um subproduto abundante gerado pela indústria cafeeira, que pode ser usado para a produção de compostos fenólicos com alto valor agregado. Na atualidade, este resíduo não possui utilização comercial, devido à presença de compostos antinutricionais e é retornado ao solo ou queimado. O objetivo deste trabalho foi a avaliação do teor de compostos fenólicos na casca de café Robusta, a adequação deste resíduo como substrato para processos fermentativos, assim como, a avaliação da influência da fermentação fúngica em estado sólido na obtenção de compostos fenólicos a partir desse resíduo. Foi estudado o uso de diferentes solventes na extração dos polifenóis. O teor de compostos fenólicos na casca de café variou desde 96,9 até 159,5 mg de ácido gálico (AG)·g-1 substrato dependendo do solvente usado. O melhor solvente foi a acetona portanto, o mesmo foi selecionado para as extrações. Foi avaliado o efeito da fermentação em estado sólido na liberação dos compostos fenólicos, usando o fungo filamentoso Penicillium purpurogenum. O conteúdo de fenólicos totais aumentou de 159,5 até 243,2 mg AG·g-1 substrato por efeito da fermentação em estado sólido.(AU)

Coffee husk is an abundant by-product generated by the coffee industry and it can be used for the production of-value-added phenolic compounds. Currently, this residue has no commercial use due to the presence of anti-nutritional compounds and it is returned to the soil or burned. The aim of this study was to evaluate the content of phenolic compounds in Robusta coffee husk, the adequacy of this residue as substrate for fermentation processes, as well as evaluating the influence of fungal solid state fermentation to obtain phenolic compounds from this residue. In the present study, the use of different solvents for the extraction of polyphenols was evaluated and the content was found to be in the range of 96.9-159.5 mg of galic acid (GA)·g-1 substrate, depending on the solvent used. The best solvent was acetone, therefore it was selected for extraction. Studies were carried out to evaluate the effect of solid-state fermentation in the release of phenolic compounds, using the filamentous fungi Penicillium purpurogenum. The total phenolic content increased from 159.5 up to 243.2 mg GA·g-1 substrate as a result the solid-state fermentation.(AU)

Efeito da fermentação fúngica no teor de compostos fenólicos em casca de café robusta / The effect of fungal fermentation in phenolics content in robusta coffee husk

A casca de café é um subproduto abundante gerado pela indústria cafeeira, que pode ser usado para a produção de compostos fenólicos com alto valor agregado. Na atualidade, este resíduo não possui utilização comercial, devido à presença de compostos antinutricionais e é retornado ao solo ou queimado. O objetivo deste trabalho foi a avaliação do teor de compostos fenólicos na casca de café Robusta, a adequação deste resíduo como substrato para processos fermentativos, assim como, a avaliação da influência da fermentação fúngica em estado sólido na obtenção de compostos fenólicos a partir desse resíduo. Foi estudado o uso de diferentes solventes na extração dos polifenóis. O teor de compostos fenólicos na casca de café variou desde 96,9 até 159,5 mg de ácido gálico (AG)·g-1 substrato dependendo do solvente usado. O melhor solvente foi a acetona portanto, o mesmo foi selecionado para as extrações. Foi avaliado o efeito da fermentação em estado sólido na liberação dos compostos fenólicos, usando o fungo filamentoso Penicillium purpurogenum. O conteúdo de fenólicos totais aumentou de 159,5 até 243,2 mg AG·g-1 substrato por efeito da fermentação em estado sólido.

Coffee husk is an abundant by-product generated by the coffee industry and it can be used for the production of-value-added phenolic compounds. Currently, this residue has no commercial use due to the presence of anti-nutritional compounds and it is returned to the soil or burned. The aim of this study was to evaluate the content of phenolic compounds in Robusta coffee husk, the adequacy of this residue as substrate for fermentation processes, as well as evaluating the influence of fungal solid state fermentation to obtain phenolic compounds from this residue. In the present study, the use of different solvents for the extraction of polyphenols was evaluated and the content was found to be in the range of 96.9-159.5 mg of galic acid (GA)·g-1 substrate, depending on the solvent used. The best solvent was acetone, therefore it was selected for extraction. Studies were carried out to evaluate the effect of solid-state fermentation in the release of phenolic compounds, using the filamentous fungi Penicillium purpurogenum. The total phenolic content increased from 159.5 up to 243.2 mg GA·g-1 substrate as a result the solid-state fermentation.

Seleção de fungos isolados do ambiente com atividade lipolítica / Isolation and selection of lipolytic enzymes-producing fungi

Neste estudo, foram isolados e selecionados os micro-organismos produtores de enzimas lipolíticas, e foi avaliada sua ação sobre diferentes substratos. A enzima foi produzida pela fermentação semi sólida com farelo de trigo a 50% de umidade e 120 horas de incubação a 35 °C. A atividade da lipase foi medida por titulação utilizando-se um sistema de reação composto por 4 mL de tampão acetato 50 mM, pH 5,6, 1 g de substrato e 1 mL de extrato bruto enzimático. Uma unidade de atividade enzimática foi definida como a quantidade de enzima necessária para liberar 1 μmol de ácido graxo. Os substratos testados foram creme de leite, óleo de soja e gordura de coco. Foram isoladas 33 linhagens de fungos, separadas em quatro grupos (A, B, C e D) de acordo com extratos enzimáticos. Os fungos do grupo C apresentaram os maiores valores para atividade lipolítica, sendo de 10,41 e 9,49 μmol/mL no creme de leite; 8,96 e 7,51 μmol/mL no óleo de soja; e 8,52 e 8,14 μmol/mL na gordura de coco. A técnica empregada neste trabalho foi eficiente para efetuar o isolamento de fungos filamentosos com elevada atividade lipolítica. O estudo das linhagens de fungos será relevante para possíveis aplicações biotecnológicas. (AU)

This study aims at isolating and selecting the lipolytic enzymes-producing microorganisms, and at assessing its effect on different substrates. The enzyme production was performed by solid state fermentation with wheat bran for 120 hours of incubation at 35 °C and 50% moisture. The lipase activity was measured by titration using a reaction system consisted of 4 mL of 50 mM acetate buffer, pH 5.6, 1 g of substrate and 1 mL of crude enzyme extract. One unit of enzyme activity was defined as the amount of enzyme required to liberate 1 μmole of fatty acid. The substrates were dairy cream, soybean oil and coconut fat. Thirty-three fungi strains were isolated, which were separated into four groups (A, B, C and D) according to enzymatic extracts. The group C showed the highest values for lipase activity, which were 10.41 and 9.49 μmole/mL in dairy cream, 8.96 and 7.51 μmole/mL in soybean oil and 8.52 and 8.14 μmole/mL in coconut fat. The assay employed in this study showed to be an effective technique for isolating filamentous fungi with high lipolytic activity. Study on fungi lineages and isolates wiL be crucial for biotechnology purposes.(AU)

Seleção de fungos isolados do ambiente com atividade lipolítica / Isolation and selection of lipolytic enzymes-producing fungi

Neste estudo, foram isolados e selecionados os micro-organismos produtores de enzimas lipolíticas, e foi avaliada sua ação sobre diferentes substratos. A enzima foi produzida pela fermentação semi sólida com farelo de trigo a 50% de umidade e 120 horas de incubação a 35 °C. A atividade da lipase foi medida por titulação utilizando-se um sistema de reação composto por 4 mL de tampão acetato 50 mM, pH 5,6, 1 g de substrato e 1 mL de extrato bruto enzimático. Uma unidade de atividade enzimática foi definida como a quantidade de enzima necessária para liberar 1 μmol de ácido graxo. Os substratos testados foram creme de leite, óleo de soja e gordura de coco. Foram isoladas 33 linhagens de fungos, separadas em quatro grupos (A, B, C e D) de acordo com extratos enzimáticos. Os fungos do grupo C apresentaram os maiores valores para atividade lipolítica, sendo de 10,41 e 9,49 μmol/mL no creme de leite; 8,96 e 7,51 μmol/mL no óleo de soja; e 8,52 e 8,14 μmol/mL na gordura de coco. A técnica empregada neste trabalho foi eficiente para efetuar o isolamento de fungos filamentosos com elevada atividade lipolítica. O estudo das linhagens de fungos será relevante para possíveis aplicações biotecnológicas.

Optimization of productions of cellulolytic enzymes by Aspergillus niger using residue of mango a substrate / Otimização da produção de enzimas celulolíticas obtidas de Aspergillus niger utilizando o resíduo da manga como substrato

The present paper analyses the effects of water activity (0.88, 0.94 and 0.97) and of fermentation time (24, 48, 72, 96 and 120 hours) on the kinetic activity of enzymes cellulolytic, produced during the solid state fermentation of waste from the improvement of mango, with the aid of fungus species Aspergillus niger. Solid state fermentation was carried out at 35°C inside a bacteriological incubator. The statistical results indicated that the best activity for enzyme CMCase was 7.26U g-1 after 74.51 hours of fermentation, whereas for enzyme FPase was 2.55U g-1 after 98.52 hours, both presenting best results in approximately 0.928 of water activity. Pareto charts have showed that fermentation time has greater effect over the activity of enzyme CMCase, while the water activity variable has greater effect over enzyme FPase activity. During fermentation the fungus synthesized the enzymes without the need of inductors other than mango residue and water.

Neste trabalho, foram analisados o efeito da atividade de água (0,88, 0,94 e 0,97) e do tempo de fermentação (24, 48, 72, 96 e 120 horas) sobre a atividade cinética das enzimas celulolíticas, produzidas durante a fermentação em estado sólido do resíduo do beneficiamento de manga com a utilização da espécie fúngica Aspergillus niger. A fermentação em estado sólido foi realizada a 35oC em estufa bacteriológica. Os resultados estatísticos indicaram que a melhor atividade para a enzima CMCase foi de 7,26U g-1 após 74,51 horas de fermentação, enquanto que para a enzima FPase esse valor foi de 2,55U g-1. Após 98,52 horas, através dos resultados obtidos pela aplicação da metodologia de superfície de resposta, ambas as enzimas apresentaram melhores resultados em aproximadamente 0,928 de atividade de água. Nos gráficos de Pareto, observamos que o tempo de fermentação tem maior efeito sobre a atividade da enzima CMCase, enquanto que a variável atividade de água exerce maior efeito sobre a atividade da enzima FPase. Durante a fermentação, o fungo secretou as enzimas sem a necessidade de qualquer indutor além do resíduo de manga e água.

Optimization of productions of cellulolytic enzymes by Aspergillus niger using residue of mango a substrate

The present paper analyses the effects of water activity (0.88, 0.94 and 0.97) and of fermentation time (24, 48, 72, 96 and 120 hours) on the kinetic activity of enzymes cellulolytic, produced during the solid state fermentation of waste from the improvement of mango, with the aid of fungus species Aspergillus niger. Solid state fermentation was carried out at 35°C inside a bacteriological incubator. The statistical results indicated that the best activity for enzyme CMCase was 7.26U g-1 after 74.51 hours of fermentation, whereas for enzyme FPase was 2.55U g-1 after 98.52 hours, both presenting best results in approximately 0.928 of water activity. Pareto charts have showed that fermentation time has greater effect over the activity of enzyme CMCase, while the water activity variable has greater effect over enzyme FPase activity. During fermentation the fungus synthesized the enzymes without the need of inductors other than mango residue and water.

Neste trabalho, foram analisados o efeito da atividade de água (0,88, 0,94 e 0,97) e do tempo de fermentação (24, 48, 72, 96 e 120 horas) sobre a atividade cinética das enzimas celulolíticas, produzidas durante a fermentação em estado sólido do resíduo do beneficiamento de manga com a utilização da espécie fúngica Aspergillus niger. A fermentação em estado sólido foi realizada a 35oC em estufa bacteriológica. Os resultados estatísticos indicaram que a melhor atividade para a enzima CMCase foi de 7,26U g-1 após 74,51 horas de fermentação, enquanto que para a enzima FPase esse valor foi de 2,55U g-1. Após 98,52 horas, através dos resultados obtidos pela aplicação da metodologia de superfície de resposta, ambas as enzimas apresentaram melhores resultados em aproximadamente 0,928 de atividade de água. Nos gráficos de Pareto, observamos que o tempo de fermentação tem maior efeito sobre a atividade da enzima CMCase, enquanto que a variável atividade de água exerce maior efeito sobre a atividade da enzima FPase. Durante a fermentação, o fungo secretou as enzimas sem a necessidade de qualquer indutor além do resíduo de manga e água.

Optimization of productions of cellulolytic enzymes by Aspergillus niger using residue of mango a substrate

The present paper analyses the effects of water activity (0.88, 0.94 and 0.97) and of fermentation time (24, 48, 72, 96 and 120 hours) on the kinetic activity of enzymes cellulolytic, produced during the solid state fermentation of waste from the improvement of mango, with the aid of fungus species Aspergillus niger. Solid state fermentation was carried out at 35°C inside a bacteriological incubator. The statistical results indicated that the best activity for enzyme CMCase was 7.26U g-1 after 74.51 hours of fermentation, whereas for enzyme FPase was 2.55U g-1 after 98.52 hours, both presenting best results in approximately 0.928 of water activity. Pareto charts have showed that fermentation time has greater effect over the activity of enzyme CMCase, while the water activity variable has greater effect over enzyme FPase activity. During fermentation the fungus synthesized the enzymes without the need of inductors other than mango residue and water.

Neste trabalho, foram analisados o efeito da atividade de água (0,88, 0,94 e 0,97) e do tempo de fermentação (24, 48, 72, 96 e 120 horas) sobre a atividade cinética das enzimas celulolíticas, produzidas durante a fermentação em estado sólido do resíduo do beneficiamento de manga com a utilização da espécie fúngica Aspergillus niger. A fermentação em estado sólido foi realizada a 35oC em estufa bacteriológica. Os resultados estatísticos indicaram que a melhor atividade para a enzima CMCase foi de 7,26U g-1 após 74,51 horas de fermentação, enquanto que para a enzima FPase esse valor foi de 2,55U g-1. Após 98,52 horas, através dos resultados obtidos pela aplicação da metodologia de superfície de resposta, ambas as enzimas apresentaram melhores resultados em aproximadamente 0,928 de atividade de água. Nos gráficos de Pareto, observamos que o tempo de fermentação tem maior efeito sobre a atividade da enzima CMCase, enquanto que a variável atividade de água exerce maior efeito sobre a atividade da enzima FPase. Durante a fermentação, o fungo secretou as enzimas sem a necessidade de qualquer indutor além do resíduo de manga e água.

Optimization of productions of cellulolytic enzymes by Aspergillus niger using residue of mango a substrate

The present paper analyses the effects of water activity (0.88, 0.94 and 0.97) and of fermentation time (24, 48, 72, 96 and 120 hours) on the kinetic activity of enzymes cellulolytic, produced during the solid state fermentation of waste from the improvement of mango, with the aid of fungus species Aspergillus niger. Solid state fermentation was carried out at 35°C inside a bacteriological incubator. The statistical results indicated that the best activity for enzyme CMCase was 7.26U g-1 after 74.51 hours of fermentation, whereas for enzyme FPase was 2.55U g-1 after 98.52 hours, both presenting best results in approximately 0.928 of water activity. Pareto charts have showed that fermentation time has greater effect over the activity of enzyme CMCase, while the water activity variable has greater effect over enzyme FPase activity. During fermentation the fungus synthesized the enzymes without the need of inductors other than mango residue and water.

Neste trabalho, foram analisados o efeito da atividade de água (0,88, 0,94 e 0,97) e do tempo de fermentação (24, 48, 72, 96 e 120 horas) sobre a atividade cinética das enzimas celulolíticas, produzidas durante a fermentação em estado sólido do resíduo do beneficiamento de manga com a utilização da espécie fúngica Aspergillus niger. A fermentação em estado sólido foi realizada a 35oC em estufa bacteriológica. Os resultados estatísticos indicaram que a melhor atividade para a enzima CMCase foi de 7,26U g-1 após 74,51 horas de fermentação, enquanto que para a enzima FPase esse valor foi de 2,55U g-1. Após 98,52 horas, através dos resultados obtidos pela aplicação da metodologia de superfície de resposta, ambas as enzimas apresentaram melhores resultados em aproximadamente 0,928 de atividade de água. Nos gráficos de Pareto, observamos que o tempo de fermentação tem maior efeito sobre a atividade da enzima CMCase, enquanto que a variável atividade de água exerce maior efeito sobre a atividade da enzima FPase. Durante a fermentação, o fungo secretou as enzimas sem a necessidade de qualquer indutor além do resíduo de manga e água.