Desenvolvimento de meio de cultura eficiente para Hirsutella thompsonii: efeitos sobre a produção de quitinases, proteases e concentração fúngica em fermentação submersa - Moreira, Lucas André [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024)
As pragas agrícolas representam um grande desafio para a produção global e, embora os pesticidas químicos sejam amplamente utilizados para enfrentar esse problema, eles trazem riscos ambientais significativos. Como alternativa sustentável, produtos biológicos à base de microrganismos, como o fungo entomopatogênico Hirsutella thompsonii, têm mostrado ser soluções eficazes. Esse fungo produz quitinase, uma enzima que decompõe a quitina nos exoesqueletos dos artrópodes, sendo o seu isolado utilizado como um bioacaricida. Este estudo teve como meta otimizar os parâmetros de cultivo de H. thompsonii para aumentar a produção de células viáveis e quitinase, visando melhorar a eficiência do produto biológico. Foram avaliadas diversas fontes de carbono e nitrogênio, razões C/N, pH inicial e vazão da aeração em fermentação submersa. Mesmo sem o uso de um indutor específico para quitinase, o fungo apresentou produção significativa de enzimas e produção de células viáveis. Entre as fontes de carbono testadas, a sacarose foi a mais eficiente, enquanto o extrato de soja se destacou como melhor fonte de nitrogênio. A combinação desses nutrientes resultou na maior produção de quitinase (22,15 ± 1,25 U/mL) e na maior concentração de células viáveis (5,50E+08 ± 2,12E+08 UFC/mL) após 360 horas de cultivo. A análise com o desenho composto central mostrou que o pH do meio é crítico para a produção de quitinase, enquanto as concentrações de açúcar e extrato de soja foram fatores chave para a produção de protease. Os níveis de protease foram mais altos nos primeiros dias, enquanto a produção de quitinase aumentou após o sétimo dia, sugerindo uma relação inversa entre as duas enzimas. A produção ideal de biomassa e quitinase foi alcançada quando se avaliou em frascos de 5 L com um sistema de aeração acoplado, na vazão de 4,0 L/min, sendo que vazões menores ou maiores foram menos eficazes. Esses resultados sublinham a importância de ajustes precisos nas condições de cultivo para maximizar a produção enzimática e a eficácia do produto biológico.

Agricultural pests represent a major challenge for global production, and although chemical pesticides are widely used to tackle this issue, they pose significant environmental risks. As a sustainable alternative, biological products based on microorganisms, such as the entomopathogenic fungus Hirsutella thompsonii, have proven to be effective solutions. This fungus produces chitinase, an enzyme that breaks down chitin in the exoskeletons of arthropods, and its isolate is used as a bioacaricide. This study aimed to optimize the cultivation parameters of H. thompsonii to increase the production of viable cells and chitinase, aiming to improve the efficiency of the biological product. Various carbon and nitrogen sources, C/N ratios, initial pH, and aeration rates in submerged fermentation were evaluated. Even without the use of a specific inducer for chitinase, the fungus showed significant enzyme production and viable cell production. Among the carbon sources tested, sucrose was the most efficient, while soybean extract stood out as the best nitrogen source. The combination of these nutrients resulted in the highest chitinase production (22.15 ± 1.25 U/mL) and the highest concentration of viable cells (5.50E+08 ± 2.12E+08 CFU/mL) after 360 hours of cultivation. The central composite design analysis showed that the pH of the medium is critical for chitinase production, while sugar and soybean extract concentrations were key factors for protease production. Protease levels were higher in the early days, while chitinase production increased after the seventh day, suggesting an inverse relationship between the two enzymes. Optimal biomass and chitinase production were achieved when evaluated in 5 L flasks with an attached aeration system, at a flow rate of 4.0 L/min, with lower or higher flow rates being less effective. These results underscore the importance of precise adjustments in cultivation conditions to maximize enzymatic production and the effectiveness of the biological product.
Development of efficient culture medium for Hirsutella thompsonii: effects on the production of chitinases, proteases and fungal concentration in submerged fermentation
Desarrollo de medio de cultivo eficiente para Hirsutella thompsonii: efectos sobre la producción de quitinasas, proteasas y concentración de hongos en fermentación sumergida.
Keywords: Acaricida; Bioinsumos; Otimização; Biotecnologia; Controle biológico; Acaricide; Bioinputs; Optimization; Biotechnology; Biological control