Fungal protease production for food application, by solid state fermentation

Se evaluó la utilización de la fermentación en estado sólido para producción de proteasas por Aspergillus. A través de una selección entre 210 cepas sobre placas de agar leche en condiciones relevantes para la FES, se seleccionó a Aspergillus niger 91 como la más adecuada para estudios futuros. Se ensayó el efecto de diferentes sustratos naturales. La mejor producción de proteasa se obtuvo por fermentación de una mezcla de soja : afrechillo de arroz (7:3), con una relación carbohidrato/proteína de 0,8 y una proporción reducida de partículas de soja superiores a 3,35 mm. La adición de carbohidratos y fuentes de nitrógeno y proteína no tuvo efecto significativo. Se realizó un estudio cinético de la FES evaluando el efecto de parámetros ambientales (contenido de agua inicial - actividad de agua, pH y temperatura). La proteasa producida mostró un modelo mixto, de asociación parcial al crecimiento; se describió la cinética de producción de biomasa, consumo de sustrato, proteasa y conidios con una ecuación logística. En las condiciones óptimas (40% Ho, Aw 0,969, pH0 6, 37°C), Aspergillus niger 91 produjo 10000 UP/g SS0(15800 UP/g msk), siendo esto varias veces superior a otros sistemas de fermentación. La relación lineal encontrada entre la pérdida de peso seco y tanto la biomasa como la proteasa facilita la estimación de éstas a través de un parámetro facilmente medible. Se encontró una correlación entre la producción de proteasa y conidios y su asociación con un patrón común en la evolución del pH. Debido a la secreción diferencial de dos proteasas al medio se observaron variaciones en la actividad proteolítica y la estabilidad térmica de los extractos enzimáticos de acuerdo al tiempo de fermentación.The feasibility of using solid state ferrnentation for the production of protease by Aspergillus fungi was evaluated. Aspergillus niger 91 was selected as being the most suitable for future studies, by screening among 210 strains on milk agar plates under relevant conditions for solid state fermentation. The effect of different natural substrates was tested. The best was obtained by fermenting a soybean : rice bran mixture (7:3), with a carbohidrate/protein around 0,8 and a reduced proportion of soybean particle size bigger than 3,35 mm. The addition of carbohidratos, nitrogen and protein sources had no significant influence on the protease yield. A kinetic study of solid state fermentation was conducted evaluating the effect of environmental parameters (initial water content - water activity, pH and temperature). The protease formed exhibited a mixed - growth associated pattern, and biomass, substrate consumption, protease and conidial kinetics were described with a logistic equation. At optima] conditions (40% Ho,Aw 0,969, pH0 6, 37°C), Aspergillus niger 9l produced 10000 PU/g SS0 (15800 PU/g dwk), several times higher than other fermentation systems. A linear relationship was found between the dry matter weight loss and both biomass and protease production allowing their estimation through an easily measurable parameter. A correlation between protease and conidial production and its connection with a pH evolution common pattern was described. Due to differencial secretion of two proteases, variations in the proteolitic activity pattern and different thermal properties of fermentation extracts were found during fungal growth.Fil:Sanchez, Virginia E.. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina