Produção de enzimas celulolíticas e xilanolíticas por Trichoderma ressei RUT C-30 em meios com diferentes capacidades de indução

Abstract

A biomassa lignocelulósica destaca-se como matéria-prima alternativa para a produção de combustíveis e outros produtos. Devido à alta complexidade desse material, é necessária uma hidrólise enzimática eficiente com a utilização de um pool enzimático adequado. O objetivo deste trabalho foi estudar o perfil de produção de enzimas celulolíticas e xilanolítica por Trichoderma reesei RUT C-30 em meios com diferentes capacidades de indução. A produção de enzimas foi realizada em biorreator de bancada (Bioflo 110) com 1,3 ou 3 L de volume de trabalho, nas seguintes condições: 500 rpm, 28° C, 2 vvm e pH 5,0. As fontes de carbono investigadas foram: lactose, xilana, pectina, celulose microcristalina, melaço, biomassa de palma forrageira e hidrolisado hemicelulósico. O hidrolisado foi obtido por tratamento hidrotérmico de bagaço de cana-de-açúcar em reator descontínuo de 20 L (Regmed AU/20), com volume de trabalho de 10 L e carga de sólidos de 5% (m/v), a 185°C, por 16 minutos. Em substratos solúveis, a determinação da concentração celular foi realizada por peso seco e as concentrações dos substratos foram obtidas por cromatografia líquida de alta eficiência. Ao final dos cultivos, foram isoladas proteínas extracelulares, que servirão para futura análise do secretoma de T. reesei RUT C-30. Em meio de lactose, os valores de atividades enzimáticas obtidos com 54 horas de cultivo foram: FPase (1,43 UI mL-1), CMCase (15,67 UI mL-1), xilanase (11,91 UI mL-1) e β-glicosidase (0,24 UI mL-1). A velocidade máxima específica de crescimento, μmax, e o coeficiente de rendimento de biomassa no substrato, Yx/s, foram 0,06 h-1 e 0,38 g g-1, respectivamente. Em meio de melaço, μmax e Yx/s foram 0,26 h-1 e 0,52 g g-1, respectivamente, e as atividades enzimáticas insignificantes. No hidrolisado, o crescimento do micro-organismo foi inibido devido à presença de compostos inibidores produzidos no tratamento hidrotérmico. Os valores de atividades enzimáticas com 54 horas foram: FPase (0,06 UI mL-1), CMCase (0,24 UI mL-1), xilanase (1,40 UI mL-1) e β-glicosidase nula. Em meio com celulose, também foram obtidos baixos valores de atividades enzimáticas, porém, a xilanase apresentou valor de 1,52 UI mL-1 com 50 horas de cultivo. A xilanase foi a enzima mais evidente nos cultivos com xilana, atingindo valor máximo de 11,93 UI mL-1, ao final do cultivo. Em meio com pectina: FPase, CMCase, xilanase e β-glicosidase foram: 0,01 UI mL-1, 1,25 UI mL-1, 2,83 UI mL-1 e 0,10 UI mL-1, respectivamente. Nos cultivos em meio à base de palma, observaram-se os seguintes valores com 50 horas: FPase (0,29 UI mL-1), CMCase (3,30 UI mL-1), xilanase (6,21 UI mL-1) e β-glicosidase (0,09 UI mL-1). Entre as fontes investigadas, a lactose é o melhor substrato para a indução de todas as enzimas estudadas, enquanto o melaço favorece o crescimento rápido do micro-organismo. O hidrolisado hemicelulósico e a palma forrageira são potenciais meios para a produção de enzimas, em particular xilanases. Para a utilização do hidrolisado, no entanto, será necessária a sua detoxificação ou, alternativamente, a obtenção de linhagens resistentes aos inibidores por engenharia metabólica e/ou engenharia evolutiva.