Optimization of production conditions of lipase by Geotrichum candidum NRRL-Y552

Resumo: O interesse na produção de lipases microbianas tem aumentado significativamente nas últimas décadas, devido ao seu amplo potencial de aplicações industriais, seja na indústria de alimentos como aditivos (modificação de aromas), química fina (síntese de ésteres), detergentes (hidrólise de gorduras), tratamento de efluentes (decomposição e remoção de substâncias oleosas), couro (remoção de lipídios das peles dos animais), farmacêutica e na área médica (remédios, digestivos e enzimas para diagnósticos). A produção de lipase pode ser influenciada por diferentes variáveis, como o microrganismo produtor da enzima, as fontes de carbono, nitrogênio e lipídio, as condições de aeração e agitação, o tipo do impulsor, e até mesmo a geometria do reator. Na primeira etapa deste trabalho foram realizados testes com diferentes indutores (óleo de soja, óleo de milho, óleo de girassol, óleo de canola e óleo de oliva) para produção de lipase utilizando o microrganismo Geotrichum candidum NRRL- Y552, obtendo como melhor indutor o óleo de soja. Em seguida, um estudo para padronização do inóculo foi realizado possibilitando o início da otimização do meio de cultura, em frascos agitados, obtendo como meio otimizado 3,58% de peptona e 0,64% de óleo de soja, com pH inicial de 7,0 a 30°C e 250 rpm, alcançando 16 U/mL em 48 horas de fermentação. Utilizando as condições de produção otimizadas, a enzima foi caracterizada quanto a pH ótimo, temperatura ótima e de estabilidade, a influência de sais minerais na atividade enzimática e a determinação dos parâmetros cinéticos KM e Vmáx. Seqüencialmente, com o meio de cultura otimizado, foi verificada a influência dos impulsores turbina de Rushton, hélice naval e pás inclinadas na produção da lipase em fermentadores de bancada, atingindo em tomo de 25 g/L de biomassa para todos os impulsores e 19 U/mL em 30 horas, 12 U/roL em 30 horas e 22 U/mL em 54 horas, respectivamente, de atividade lipolítica. Utilizando o agitador tipo pás inclinadas foi investigado o efeito clã agitação e aeração no processo fermentativo, sendo obtida as condições de 300 rpm e 1 vvm a 30°C como ótimas para produção da lipase, alcançando aproximadamente 22 U/mL em 54 horas de processo. Ainda foi investigado o efeito de diferentes taxas de aeração em um reator não convencional "air lift" que permitiu obter cerca de 20 U/mL de atividade lipolítica em 30 horas de fermentação, possibilitando nesta geometria de reator uma produtividade 40% maior em relação aos reatores convencionais. Estes resultados para o processo de produção da lipase foram superiores em relação aos relatados na literatura para o mesmo microrganismoAbstract: The interest in microbial lipase production increased significantly in the last decades, because of the large potential in industrials applications such as: additives in foods (flavor modification), fine chemicals (synthesis of esters), detergents (hydrolysis of fats), waste water treatment (decomposition and removal of oily substances), leather (removal of lipids of animal skins), pharmaceutical and medical areas (remedies, digestives and enzymes for diagnostics). The lipase production can be influenced by different variables such as the microorganism, the carbon sources, nitrogen and lipid, the aeration and agitation conditions, the impeller type, and also including the geometry of the reactor. In the first stage of this work tests was carried out with different inductors (soy oil, com oil, sunflower oil, canola oil and olive oil) for lipase production by Geotrichum candidum NRRL- Y552, getting as the best inductor the soy oil. After that, a study for standardization of inoculum was carried out, making possible the beginning of the optimization of the culture medium, in shaker-flasks, getting as half optimized 3.58% of peptona and 0.64% of soy oil, with initial pH of 7,0, 30°C and 250 rpm that conditions allow reaching 16 U/mL in 48 hours of fermentation. Using the optimized conditions of production, the enzyme was characterized concerning to optimum pH, optimum temperature and stability temperature, the influence of salts in the enzymatic activity and the determination the kinetic parameters KM and Vmáx, Sequentially, with the optimized medium culture, the influence of the impellers it was verified for Rushton turbine, helix naval and pitched blade up in the production of lipase in fermenter, reaching around 25 g/L of biomass for all impellers and 19 U/mL in 30 hours, 12 U/mlL in 30 hours and 22 U/mlL in 54 hours, respectively. Using the impeller type pitched blade up the effect of the agitation and aeration in the of lipase production was investigated, being the optimum conditions 300 rpm and 1 vvm at 30°C for enzyme production, reaching approximately 21 U/mL in 54 hours of fermentation. The effect of different aeration rates in a not conventional reactor air lift was also investigated, resulting in about 20 U/mL of lipolytic activity ín 30 hours of fermentation, making possible to obtain with this geometry of reactor a larger productivity (40% greater ín comparison to the conventional reactors). These results for the process of lipase production are larger than the reported ones in the literature for the same microorganis