Utilização da casca de banana para a produção de lacase por Pleurotus sajor-caju CCB 019

Abstract

Fungos do gênero Pleurotus são conhecidos como produtores de lacases. Esta enzima tem vasta aplicação nas indústrias de bebidas, alimentos, têxteis, bem como na degradação diversos de poluentes ambientais. A fim de se minimizar os custos de produção desta enzima, diversos resíduos agroindustriais, normalmente disponíveis na região de produção, podem ser utilizados na formulação de meios de cultivo. Assim sendo, o presente trabalho teve como objetivos (a) caracterizar quimicamente os resíduos lignocelulósicos água de imersão de folhas secas de bananeira e pó de cascas de banana; (b) estudar a produção de lacase por Pleurotus sajor-caju, em frascos agitados e biorreator, utilizando resíduos da bananicultura na composição do meio de cultivo; (c) avaliar a influência da velocidade de agitação sobre a produção de lacase por Pleurotus sajor-caju; (d) caracterizar a enzima produzida; (e) avaliar a eficácia do caldo enzimático bruto sobre a degradação de bisfenol-A. Os experimentos em frascos agitados foram realizados em frascos Erlenmeyer de 500 mL contendo 100 mL de meio de cultivo inoculados com dois discos de ágar de 12 mm contendo micélio fúngico. Os frascos foram mantidos a 30 oC e agitação de 110 min-1, por 15 dias. Os experimentos em biorreator foram realizados em modelo BIOSTAT B da marca B. BRAUN com volume de trabalho de 4 L, sendo o inóculo 10% deste volume. O pH inicial foi ajustado em 6,0, a temperatura fixada em 30 oC, a aeração em 0,3 vvm e a velocidade de agitação em 100, 350 e 500 min-1, dependendo do experimento. Os resíduos água de imersão de folhas secas de bananeira e pó de cascas de banana apresentaram relação C:N iguais a 13,8 e 16,9, respectivamente. Os percentuais de cinzas foram 28,6 e 12,8% para água de imersão e pó de cascas de banana, respectivamente. O meio de cultivo OXI, formulado com resíduos da bananicultura, mostrou-se adequado para a produção de lacase por Pleurotus sajor-caju, sendo os maiores valores de atividade encontrados nos testes em frascos agitados (60 g L-1 pó de cascas de banana) e em biorreator (45 g L-1 pó de cascas de banana e 350 min-1) iguais a 2.416 e 1.850 U L-1, respectivamente. As atividades obtidas utilizando-se velocidades de agitação 100 e 500 min-1 foram 200 e 9 vezes, respectivamente, inferiores às obtidas utilizando-se velocidade de 350 min-1. Encontrou-se como pH ótimo os valores de 2,5 e 3,0. Com relação à temperatura ótima, todas as temperaturas avaliadas (20, 30, 40 e 50 oC) apresentaram atividade relativa próxima a 100 %. Observou-semaior estabilidade da enzima nos valores de pH 5 e 7; e temperatura de estabilidade na faixa de 20 a 40 oC. Os valores de Km e Vmáx foram 0,1 mM e 1,25 mM min-1, respectivamente. O caldo enzimático bruto foi capaz de degradar 100 % do bisfenol-A (500 mg L-1) em 48 h de incubação.<br>

Abstract : Fungi of the Pleurotus genus are known as laccase producers. This enzyme is widely applied in the food, beverage and textile industries as well as in the degradation of various environmental pollutants. In order to minimize production costs for this enzyme, several agro-industrial wastes, normally available in the production area, may be used to formulate the culture media. Thus, the objectives of this study were to: (a) chemically characterize the lignocellulosic wastes: immersion water of dried banana leaves and banana peel powder; (b) study laccase production by Pleurotus sajor-caju, in shake flasks and bioreactor, using banana plantation wastes in the culture medium composition; (c) evaluate the influence of agitation speed on laccase production by Pleurotus sajor-caju; (d) characterize the enzyme produced; (e) evaluate the efficacy of the crude enzymatic broth on bisphenol-A degradation. The experiments in shake flasks were carried out in Erlenmeyer 500 mL flasks containing 100 mL of culture medium inoculated with two 12 mm agar discs containing fungal mycelium. The flasks were kept at 30 oC with 110 min-1 agitation, for 15 days. The experiments in bioreactor were carried out in a B. BRAUN BIOSTAT B fermenter with 4 L work volume, with inoculum being 10 % of this volume. Initial pH was adjusted to 6.0, temperature fixed at 30 oC, aeration at 0.3 vvm and agitation speed at 100, 350 and 500 min-1, depending on the experiment. The water wastes from the immersion of dried banana leaves and banana peel powder had a C:N ratio equal to 13.8 and 16.9, respectively. Ash percentages were 28.6 and 12.8 % for immersion water and banana peel powder, respectively. The OXI culture medium, formulated with banana plantation wastes proved to be adequate for laccase production by Pleurotus sajor-caju, with the greatest activity values being found in tests with flasks agitated at (60 g L-1 banana peel powder) and in bioreactor (45 g L-1 banana peel powder and 350 min-1) equal to 2,416 and 1,850 U L-1, respectively. The activities obtained using 100 and 500 min-1 agitation speeds were 200 and 9 times, respectively, lower than those obtained using a speed of 350 min-1. The values of 2.5 and 3.0 were considered ideal for the pH. In relation to ideal temperature, all evaluated temperatures (20, 30, 40 and 50 oC) showed activity relatively close to 100 %. Greater enzyme stability was observed with pH values of 5 and 7; and temperature stability in the range of 20 to 40 oC. The Km and Vmáx values were 0.1 mM and 1.25 mM min-1, respectively. Thecrude enzymatic broth was able to degrade the bisphenol-A (500 mg L-1) 100 % in 48 h incubation.