Produção de amilases pelo cultivo em estado sólido de Rhizopus microsporus var. oligosporus e sua utilização na obtenção de xarope de glicose

Abstract

The amylases belong to the class of the hydrolases and they are enzymes of great importance to industrial applications, representing from 25% to 33% of the worldwide enzymes business. There is a wide range of applications and a huge interest in the discovery of enzymes with better properties in the starch degradation. The present work aims to optimize the technology of production of amylases by Rhizopus microsporus var. oligosporus in solid state fermentation with wheat bran. In second stage the enzymatic extract was partially characterized and used in glucose syrup production. The ideal concentration of salts to supplement the culture medium was determined, as well as the influence of moisture and inoculum on amylase production using a central composite rotational design (DCCR). The best protocol for enzymatic extraction and profiles of amylase production at different temperatures of fermentation were determined. The enzymatic activity was measured by the quantification of reducing sugars released during hydrolysis reaction of starch. The lowest optimal concentration was 1.25% (w/w) ammonium sulfate, 0.25% potassium phosphate and 1.25% urea. The best moisture level for amylolytic production was 50%, and the most efficient extraction was with 10 ml of distilled water per gram of substrate. The maximum enzyme production in the cultures was at 30 °C for 120 h. The best temperature for amylolytic activity was 60 to 65 °C, and better stability (80%) was obtained up to 50 °C for 1 hour of incubation. The enzyme produced showed greater activity in a pH range 4.0-5.0, and more than 80% of stability after 1 hour of contact in a pH range 3.0-7.0. The crude enzymatic extract was able to perform the total conversion of starch to reducing sugar in 6 hours of reaction at 55 °C. For type II wheat flour was obtained a yield of 83% in 6.5 hours, and for wheat bran, 62% in 7 hours. The product of the catalytic reaction was concentrated to obtain 20% ...

As amilases pertencem à classe das hidrolases e são enzimas de grande importância para aplicações industriais representando de 25 a 33% do mercado mundial de enzimas. Há uma gama extensiva de aplicações e um enorme interesse na descoberta de enzimas com melhores propriedades na degradação do amido. O presente trabalho visou otimizar a tecnologia de produção de amilases por Rhizopus microsporus var. oligosporus em fermentação em estado sólido com farelo de trigo. Em uma segunda etapa o extrato enzimático foi parcialmente caracterizado e utilizado para produção de xarope de glicose. Foi determinada a concentração ideal de sais para suplementação do meio de cultivo, a influência da umidade e inóculo na produção amilolítica utilizando-se um delineamento central composto rotacional (DCCR). Estabeleceu-se o protocolo para extração enzimática e verificou-se a produção ao longo do tempo em diferentes temperaturas de fermentação. A atividade enzimática foi determinada a partir da quantificação dos açúcares redutores liberados durante reação de hidrólise de amido. A menor concentração otimizada foi de 1,25% (m/m) de sulfato de amônio, 0,25% de fosfato de potássio e 1,25% de ureia. O melhor teor de umidade para a produção amilolítica foi de 50% e a extração mais eficiente ocorreu com 10 mL de água destilada por grama de substrato. A máxima produção enzimática ocorreu nos cultivos a 30 °C durante 120 h. A melhor temperatura para atividade amilolítica foi de 60 a 65 °C. A melhor estabilidade térmica (80%) foi obtida até 50 °C por 1 hora de incubação. A enzima produzida apresentou maior atividade em uma faixa de pH entre 4,0 e 5,0. A estabilidade foi superior a 80% após 1 hora de contato em pH de 3,0 a 7,0. O extrato enzimático bruto foi capaz de realizar a conversão total de amido em açúcar redutor após 6 horas de reação a 55 °C. Para a farinha de trigo tipo II foi obtido um rendimento...