Production of fungal enzymes by solid state fermentation of organic, transgenic and conventional soybeans

Dado o potencial regional do Oeste do Paranà para a produÃÃo de soja convencional, assim como a expansÃo das sojas orgÃnica e transgÃnica e tambÃm a ampla disponibilidade de componentes bioquÃmicos como proteÃnas, polissacarÃdeos, lipÃdios, carboidratos, minerais, vitaminas, fibras, lecitina, dentre outros, presentes no grÃo, torna-se interessante sua utilizaÃÃo como substratos para a fermentaÃÃo em estado sÃlido (FES). Este processo, apesar de nÃo ser tÃo utilizado industrialmente quanto à fermentaÃÃo submersa (Fsm), pode ser uma alternativa viÃvel, pois tem apresentado resultados superiores de produtividade, principalmente no cultivo de fungos filamentosos e na produÃÃo de enzimas. Assim, o objetivo deste trabalho foi o de comparar a produÃÃo de diferentes tipos de enzimas utilizando as sojas convencional, transgÃnica e orgÃnica como substratos, por fermentaÃÃo em estado sÃlido, utilizando diferentes tipos de fungos. Foram feitas tambÃm, a caracterizaÃÃo dos substratos utilizados no processo de fermentaÃÃo para a produÃÃo das enzimas amilase, protease, lipase, celulase e invertase, avaliaÃÃo das curvas de crescimento dos microrganismos e avaliaÃÃo das condiÃÃes Ãtimas de produÃÃo das enzimas utilizando planejamento fatorial. O farelo de soja convencional desengordurado tambÃm foi utilizado como substrato, para comparaÃÃo da produÃÃo enzimÃtica em relaÃÃo à soja bruta (grÃo). Com a utilizaÃÃo do fungo Aspergillus niger sp., foram realizadas fermentaÃÃes para construÃÃo de curvas de crescimento do microrganismo e seleÃÃo das melhores condiÃÃes de produÃÃo da enzima protease (tipo de soja, umidade do meio fermentativo, pH, concentraÃÃo inicial de inÃculo, diÃmetro de partÃcula do substrato e tempo de fermentaÃÃo). ApÃs a determinaÃÃo das condiÃÃes Ãtimas, o fungo Aspergillus clavatus foi utilizado para a realizaÃÃo da fermentaÃÃo sob tais condiÃÃes, onde novamente foram construÃdas curvas de crescimento, com o intuito de comparar a produÃÃo enzimÃtica dos diferentes tipos de fungos. Pode-se observar uma grande variaÃÃo na produÃÃo dos diferentes tipos de enzimas avaliados neste trabalho, sendo a soja convencional com umidade de 50%, tempo de fermentaÃÃo de 144h, concentraÃÃo inicial do inÃculo de 4.106 esporos/gms e diÃmetro de partÃcula de 0,6 mm as melhores condiÃÃes para a produÃÃo da enzima protease. O pH do meio indicou atividades enzimÃticas em diferentes nÃveis, sendo as maiores atividades obtidas em meio alcalino (pH 9,0). Em seguida, foram realizados estudos de otimizaÃÃo do meio fermentativo com adiÃÃo de nutrientes e controle de pH, e construÃÃo das curvas de crescimento no ponto Ãtimo utilizando o fungo Aspergillus casiellus, onde pode-se observar um aumento na produÃÃo da protease em relaÃÃo Ãs fermentaÃÃes realizadas com Aspergillus niger e Aspergillus clavatus. Os resultados obtidos nos estudos mostraram que os melhores resultados foram observados na produÃÃo de protease, amilase e invertase, sendo interessante o uso da soja como substrato para a obtenÃÃo destas enzimas por FES. Para as demais enzimas, verificou-se uma baixa produÃÃo com a utilizaÃÃo da soja.Given the potential of Western Paranà region for the production of conventional soybeans, as well as the expansion of organic and transgenic soybeans and the wide availability of biochemical components such as proteins, polysaccharides, lipids, carbohydrates, minerals, vitamins, fiber, lecithin, and others, present in grain, it makes interesting the use as substrates for solid state fermentation (SSF). This process, although not so used industrially as the submerged fermentation (SFm) may be a viable alternative, because it has shown better results in productivity, especially in the cultivation of filamentous fungi and the production of enzymes. The aim of this study was to compare the production of various enzymes using the conventional soybeans, as transgenic and organic substrates by solid state fermentation, using different types of fungi. Were also the characterization of substrates used in fermentation process for the production of the enzymes, evaluation of growth curves of microorganisms and evaluation of optimum conditions for production of enzymes using factorial design. The conventional defatted soybean meal was used as substrate for comparison of enzyme production on raw soybean (grain). Using the fungi Aspergillus niger sp., fermentations were carried out for construction of growth curves of microorganisms and selection of the best conditions for production of the enzyme protease (type of soybean, fermentation of the medium moisture, pH, initial concentration of inoculum, diameter particle of the substrate and time of fermentation). After determining the optimum conditions, the fungi Aspergillus clavatus was used to carry out the fermentation under these conditions, where again the growth curves were constructed in order to compare the enzyme production of different types of fungi. It can by seen a wide variation in the production of different types of enzymes evaluated in this study, the conventional soybean with moisture of 50%, time of 144h of fermentation, concentration of initial inoculum of 4.106 spores/gdw and particle diameter of 0,6 mm the best conditions for production of protease enzyme. The pH of the medium indicated enzymatic activities at different levels, and the highest activities obtained in alkaline medium (pH 9,0). Subsequently, studies were performed to optimize the fermentation medium with the addition of nutrients and pH control, and construction of growth curves of the optimal point using the fungi Aspergillus casiellus, where you can see an increase in the production of protease for fermentation carried out with Aspergillus niger and Aspergillus clavatus. The results of studies showed that the best results were observed in the production of protease, amylase and invertase, and the interesting use of soybean as a substrate to obtain these enzymes by SSF. For the other enzymes, there was a low production using the soybean