Amilases do fungo endofítico Paecilomyces sp SF 021: estudos de produção, caracterização e aplicação na hidrólise do amido

Abstract

O presente trabalho visou o estudo da produção de amilases pelo fungo endofítico Paecilomyces sp. SF 021, por fermentação submersa (FSbm) e em estado sólido (FES), além da aplicação das enzimas na hidrólise do amido. Os melhores resultados foram obtidos pelo cultivo por FES, destacando-se o farelo de trigo como substrato e, então, ferramentas de planejamento experimental foram empregadas para a otimização das variáveis quantidade e umidade inicial do substrato e quantidade de discos de inóculo, levando a um aumento de 62,53% na atividade amilolítica sacarificante da solução enzimática bruta obtida (de 300 ± 18 para 497,6 ± 21,92 U/g). As amilases obtidas sob condições otimizadas foram caracterizadas quanto a pH e temperatura ótimos de atividade, sendo as melhores atividades sacarificantes obtidas em pH 5,1 e 48 °C. As enzimas apresentaram estabilidade frente a uma ampla faixa de pH (3,5-10,-5), mantendo a atividade sacarificante residual acima de 80%. Quanto a termoestabilidade, a atividade sacarificante residual manteve-se acima de 80% em temperaturas entre 35 e 45 °C. A solução enzimática bruta obtida sob as condições de cultivo otimizadas foi aplicada na hidrólise do amido batata e mandioca e os rendimentos obtidos foram 51,4 e 54,1% (25,69 e 27,09 mg glicose/mL de hidrolisado), respectivamente, em 24 horas. Estes rendimentos correspondem a aproximadamente 57 e 67%, respectivamente, dos rendimentos máximos obtidos com o uso de glucoamilase comercial, sob as mesmas condições de hidrólise.

This work aimed to study the production of amylases by the endophytic fungus Paecilomyces sp. SF 021, by submerged fermentation (SmF) and solid-state fermentation (SSF), and the application of amylases in the hydrolysis of starch. Better results were obtained by solid-state cultivation, highlighting the use of wheat bran as substrate. Then, experimental design tools were used for optimize the variables substrate amount, substrate initial moisture and amount of inoculum discs, leading to an increase of 62.53% in the saccharifying amylolytic activity of the crude enzyme solution (from 300 ± 18 up to 497.6 ± 21.92 U/g). The amylases obtained under optimized conditions were characterized regarding optimum pH and temperature of activity, with the best saccharifying activities obtained at pH 5.1 and 48°C. The enzymes also showed stability over a wide pH range (3.5 – 10.5), maintaining residual saccharifying activity above 80%. In terms of thermo stability, residual saccharifying activity remained above 80% at temperatures between 35 and 45°C. The crude enzymatic solution obtained under optimized conditions was applied in the hydrolysis of potato and cassava starch leading to yields of 51.4 and 54.1% (25.69 and 27.09 mg of glucose / mL of hydrolizate), respectively, in 24 hours. These yields correspond to approximately 57 and 67%, respectively, of the maximum yields obtained using commercial glucoamylase, under the same conditions.