Produção e caracterização de pectinases pelo fungo Rasamsonia emersonii BC e avaliação do efeito de sua aplicação em coquetel enzimático na sacarificação da palha da cana-de-açúcar

Abstract

Os resíduos agroindustriais compostos por, em sua maior parte, lignocelulose, podem ser desestruturados em monômeros de açúcares e derivados fenólicos que, por sua vez, podem ser convertidos em bioprodutos com valor agregado como etanol de segunda geração, ácidos orgânicos, aditivos para alimentos, entre outros. O processo de desestruturação da lignocelulose envolve, geralmente, um tratamento químico e/ou físico, seguido de sacarificação enzimática, que requer um coquetel multi-enzimático composto por celulases, hemicelulases, ligninases e enzimas acessórias, como as oxidases e pectinases. Estas últimas, além de aumentar a eficiência das primeiras, com consequente aumento no rendimento, aumentam também a velocidade do processo, devido à degradação da pectina da parede celular vegetal. Considerando que o grupo de pesquisa ao qual esse trabalho está vinculado tem desenvolvido pesquisas com as ligninases, celulases, hemicelulases e pectinases, este estudo teve por objetivo a produção, caracterização físico-química e a purificação parcial de pectinases produzidas pelo fungo termofílico Rasamsonia emersonii BC, e a avaliação do efeito dessas enzimas quando adicionadas ao coquetel enzimático produzido pelo fungo Myceliophthora thermophila JCP 1-4, composto por celulases e hemicelulases, sobre a hidrólise da palha de cana-deaçúcar. Os resultados mostraram que, utilizando-se a mistura de bagaço de laranja e de cana-de-açúcar como substrato para cultivo em estado sólido para produção das enzimas, obteve-se 471,05 U g-1 de atividade de pectinase, que mostrou ser uma poligalacturonase termofílica, com maior atividade em pH 4,5 e a 65-70°C. A solução dessa enzima foi adicionada ao coquetel enzimático obtido pelo cultivo de M. thermophila, o qual foi usado para hidrolisar palha de cana-de-açúcar submetida a pré-tratamento hidrotérmico alcalino. Os resultados indicaram um rendimento de 11% em glicose liberada na etapa de sacarificação enzimática da palha pré-tratada, com total de 73,15 mg g-1 palha.

Agroindustrial wastes whose composition mainly lignocellulose can be deconstruted into sugar monomers and phenolic derivatives, which can be converted into added value bioproducts such as second generation ethanol, organic acids, additives for food and others. The process of destruction of lignocellulose usually involves a chemical and/or physical treatment, followed by enzymatic saccharification. This process requires a multi-enzymatic cocktail composed of cellulases, hemicellulases, ligninases and accessory enzymes, such as oxidases and pectinases. The addition of the pectinases increases the efficiency of the saccarification, resultin in the higher yield and speed of the process, due to the degradation of pectin from the plant cell wall. Considering that the research group to which this work is linked, has developed researches with ligninases, cellulases, hemicelluloses and pectinase, this study had the objective of the production, physicochemical characterization and partial purification of pectinases produced by the thermophilic fungus Rasamsonia emersonii BC and the evaluation of the effect of the addition of this enzyme to the enzymatic cocktail produced by the fungus Myceliophthora thermophila JCP 1-4 containing cellulases and hemicellulases, on the hydrolysis of sugarcane straw. The results showed that, using a mixture of orange and sugarcane bagasses as a substrate for fungus cultivation by solid-state fermentation, 471.05 U g-1 of pectinase activity (evaluated as polygalacturonase) was obtained, with a higher activity at pH 4.5 and 65ºC. Solution of this enzyme was added to the enzymatic cocktail obtained from M. thermophila which was used to hydrolyze sugarcane straw pre-treated with alkaline hydrothermal and resulted in a sugar yield of 11% in the enzymatic saccharification step, with obtainment of 73.15 mg g-1 of pre-treated straw.