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Title in Portuguese: Produção de proteases por Aspergillus em fermentação semi-sólida utilizando torta de canola
Title: Production proteases for Aspergillus by solid-state fermentation using the canola oil cake
Author: Freitas, Adriana Crispim de
Advisor(s): Pinto, Gustavo Adolfo Saavedra
Keywords: Engenharia química
Aspergillus oryzae
Temperatura de incubação
Issue Date: 19-Feb-2009
Citation: FREITAS, A. C. Produção de proteases por Aspergillus em fermentação semi-sólida utilizando torta de canola. 83 f. 2009. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química)–Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2009.
Abstract in Portuguese: As proteases fazem parte da classe de enzimas com a capacidade de hidrolisar ligações peptídicas em proteínas e fragmentos de proteínas, modificando os substratos com grande seletividade e especificidade. A fermentação semi-sólida é um processo fermentativo no qual o crescimento do microrganismo e a formação dos produtos ocorrem na superfície do substrato sólido próximo à ausência de água livre, geralmente utilizando matéria-prima natural como fonte de carbono e energia. Realizou-se neste estudo o cultivo semi-sólido de fungos filamentosos, visando à produção de proteases utilizando como substrato a torta de canola. Avaliando-se, em um primeiro estudo, o potencial de diferentes linhagens de Aspergillus para a produção de proteases. As linhagens estudadas foram Aspergillus niger (CNPAT 001, IOC 207, IOC 4222, IOC 4220 e IOC 3883) e Aspergillus oryzae IV. A melhor linhagem obtida para a produção de protease foi a linhagem de Aspergillus oryzae IV. Em seguida, estudou-se a influência da adição de diferentes volumes de água a torta, onde a melhor produção foi obtida nos meios com proporção 40 mL de água para 100 g de torta. Determinada a melhor umidade do meio, avaliou-se a temperatura de incubação, os melhores resultados obtidos foram em meios incubados a 20°C. Na sequência, foram feitos estudos para determinação da melhor concentração de inóculo, as concentrações testas foram 1×104, 1×105, 1×106 e 1×107 esporos por grama de meio, sendo 1×107 a melhor concentração analisada. Avaliou-se a influência da suplementação do meio fermentativo com fontes de fósforo, carbono e nitrogênio. A suplementação da torta de canola, com 1% (m/m) de fosfato de sódio monobásico não influenciou positivamente na produção de proteases. A suplementação do meio com diferentes fontes de nitrogênio foram estudadas na proporção de 1,0 % (m/m) em relação ao peso do substrato, sendo o extrato de levedura a melhor fonte avaliada, apresentando maior produção de proteases. Em seguida, testou-se o período de incubação do meio sem suplementação de nutrientes, entre 0 e 240 horas de fermentação com amostras sendo retiradas a cada 24 h de processo fermentativo. A maior produção ocorreu em 96 h com produção de 336 U.g-1 de proteases. Após esta etapa, avaliou-se a suplementação do meio com diferentes fontes de carbono em diferentes concentrações, 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 7,5; 10,0; 12,5 15,0 % (m/m) em relação ao peso do substrato, a maior produção de proteases ocorreu no meio com adição de glicose na concentração de 7,5 % obtendo 452 U.g-1. Na última etapa, fez-se a caracterização do meio ao longo do processo fermentativo, através de determinações analíticas de ordem químicas e físico-químicas. A maior produção de proteases obtida foi de 452 U.g-1 em 96 horas de processo fermentativo, nos meios suplementados com 7,5 % de glicose, nas seguintes condições fermentativas: temperatura de incubação do meio a 20°C, torta umedecida com 40 mL de água por 100 g de substrato e concentração de inóculo de 1×107 esporos.g-1.
Abstract: The proteases belong to the class of enzymes with the capacity to hydrolyze peptidic connections into protein and protein fragments, modifying the substrate by great selectivity and specification. The semi-solid fermentation is a fermentation process in which the growth of microorganisms and the formation of the products occur on the surface of the solid substrate next to the absence of free water, usually using natural raw materials as a source of carbon and energy. On this study, it was done the semi solid cultivation of filament fungi, in order to produce proteases using as a substrate a cake of canola. It was evaluated, in a first study, the potential of different strains of Aspergillus for the production of proteases. The strains studied were Aspergillus niger (CNPAT 001, IOC 207, IOC 4222, IOC 4220 and IOC 3883) and Aspergillus oryzae IV. The best strain obtained for the production of protease was a strain of Aspergillus oryzae IV. Later on, it was studied the influence of the different quantities of water and coke canola added; the best production was obtained in proportion with 40 mL of water to 100 g of cake. After determination to medium of moisture, was evaluated the temperature of incubation, the best results were obtained in media incubated at 20° C. Further, studies were done to determine the best concentration of inoculum, the concentrations tested were 1 × 104, 1 × 105, 1 × 106 and 1 × 107 spores per gram of medium, being 1 × 107 to better concentration analyzed. The influence of supplementation of fermentation medium with sources of phosphorus, carbon and nitrogen was evalueted. Supplementation of the cake of canola, with 1% (w/w) monobasic sodium phosphate did not influence positively the production of proteases. Supplementation of medium with different sources of nitrogen were studied in the proportion of 1.0% (w/w) in the weight of the substrate, being the yeast extract of the best source evaluated, showing increased production of proteases. Then, it was tested the incubation period of the medium without supplementation of nutrients, between 0 and 240 hours of fermentation with samples being removed every 24 h of fermentation process. The highest production occurred at 96 h with production of 336 U.g-1 protease. After this stage, was evaluated the supplementation of medium with different carbon sources at different concentrations, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 7.5, 10.0, 12, 5 15.0 % (w/w) in the weight of the substrate; the increased production of proteases occurred in the medium with the addition of glucose at a concentration of 7.5 % obtaining 452 Ug-1. In the last stage, was performed the characterization of the medium during the fermentation process by of a chemical and physicochemical analytical determinations. The increased production of proteases obtained was 452 U.g-1 in 96 hours of fermentation process, in media supplemented with 7.5 % glucose, at the fermentation conditions: temperature of incubation of the medium at 20° C, damp cake with 40 mL water per 100 g of substrate and concentration of inoculum of 1 × 107 spores.g-1.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/15763
metadata.dc.type: Dissertação
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