Processo de produção e otimização de biomassa e quitosana por Rhizopus arrhizus e aplicação biotecnológica

Abstract

A quitosana é um polissacarídeo natural, de interesse biotecnológico, ocorrendo nas paredes celulares de fungos (zygomycetes), bem como pode ser obtido da quitina através da desacetilação, formando uma maior proporção de cadeia polimérica com unidades de β1,4-2-amino-2-desoxi-D-glicose, e um menor número, de unidades β1,4-2-acetamino-2-desoxi-D-glicose da quitina. Considerando as suas propriedades fisco-químicas e bibiocompatibilidade), a quitosana é um polímero de grande interesse biotecnlógico. Visando esse interesse estudos foram realizados para a produção e otimização da produção de biomassa e quitosana por Rhizopus arrhizus, através da utilização de resíduos agroindustriais, como substratos, aplicando planejamento fatorial de 2², tendo como variáveis independentes milhocina (água de maceração de milho) e glicerina, oriunda do processamento do biodiesel, e como variáveis respostas produção de biomassa e de quitosana por R. arrhizus. Foi preparado um pré-inóculo do fungo contendo 40 discos de 6mm de diâmetro em 50mL de YMB (Yeast Malte Broth) durante 24h em Erlenmeyers de 250mL, após esse pré-inóculo foram transferidos para frascos de Erlenmeyers de 250mL contendo 100mL do meio com resíduos agroindustriais, de acordo com planejamentos, incubados a 28° C, sob agitação orbital de 150 rpm, durante 72h. A biomassa foi obtida por centrifugação a 5.000 g, por 15 min, seguido de lavagens com água, e posterior inativação por autoclavagem a 121ºC. A eficiência da biomassa como sorbente foi avaliada no processo de descoloração do corante têxtil vermelho congo. Os resultados demonstraram uma produção otimizada da biomassa de 22,5g/L e uma habilidade de descoloração de 80,85% do corante sintético de vermelho congo. A quitosana obtida da biomassa foi caracterizada por Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) e difração de raio X para determinar o índice de cristalinidade (IC). A quitosana isolada apresentou um rendimento de 44,46 mg/g de biomassa, Grau de Desacetilação (DD) de 74% e índice de cristalinidade 44%. Investigações foram realizadas com a quitosana caracterizada, avaliando a eficiência do polímero como antifúngico, na proteção de tomates (Solanum lycopersicum var. cerasiforme) pelo ataque do fitopatógeno Botrytis cinerea. Estudos das condições de cultivo do fitopatógeno B. cinerea através de microscopia de luz demonstraram que 70% apresentavam tubos germinativos com 16h de incubação. A quitosana microbiológica demonstrou um CMI (Concentração mínima inibitória) de 100μg/mL contra o fitopatógeno B. cinerea. O tratamento de tomates contra o B. cinerea com quitosana na concentração do CMI apresentou resultados satisfatórios até com 19 dias de inoculação, quando comparado aos controles. Os resultados promissores obtidos demonstraram o excelente potencial biotecnológico de R. arrhizus como sorbente na descoloração de efluente têxtil, na produção de quitosana, bem como na inibição do crescimento do fitopatógeno B. cinerea, causador da degradação de frutos e hortaliças, em especial, pós-colheita, demonstrando ser um importante bioproduto biotecnológico para aplicação pela agroindústria.