Bioconversão da borra de café a lipase por fungos filamentosos isolados do Rio Igarassu no Estado de Pernambuco, Brasil
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v11i4.27515Palavras-chave:
Microrganismos; Fermentação em estado sólido; Resíduos-agroindustrial.Resumo
A maioria das lipases usadas para fins comerciais são isoladas de microrganismos devido a sua estabilidade e fácil recuperação, novos resíduos têm sido estudados para obtenção de enzima para redução dos custos de produção. Portanto, este trabalho investigou o potencial biotecnológico de fungos filamentosos isolados do rio Igarassu na conversão da borra de café em lipase em fermentação em estado sólido. Os fungos foram isolados, identificados e submetidos a um ensaio preliminar com 10g da borra de café, umidade 60% em 28 °C por 144 h para selecionar o fungo filamentoso com maior potencial de produção de lipase. Um planejamento fatorial de 23 foi realizado para avaliar a influência das variáveis umidade, temperatura e concentração do resíduo na produção de lipase pela espécie selecionada. Foram isolados e identificados 5 fungos filamentosos: A. flavus UCP 0316, A. fumigatus UCP 0327, P. variotii UCP 0334, M. hiemalis f. luteis UCP 0343 e A. foetidus UCP 0360. Todos os fungos filamentosos cultivados em borra de café foram capazes de crescer e produzir lipase, porém A. foetidus exibiu maior atividade enzimática de 514,29 U/mL. Observamos que a produção de lipase foi mais alta (2941,87 U/mL) quando A. foetidus foi cultivado em 25 g de borra de café, 37 °C e 50% de umidade. Sendo assim, destacamos que a borra de café é um resíduo agroindustrial promissor para a produção de lipase, contribuindo na redução da poluição ambiental e gerando produtos de valor agregado à indústria.
Referências
Adnani, A., Basri, M., Malk, E. A., Salleh, A. B., Rahman, M. B. A., Chaibakhsh, N., Rahman, R. N. Z. R. A. (2010). Optimization of lipase-catalyzed synthesis of xylitol ester by Taguchi robust design method. Industrial Crops and Products, 31(2): 350-356. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2009.12.001
Alves, M. H., Trufem, S. F. B., Milanez, A. I. (2002). Táxons de Mucor Fresen. (Zygomycota) em fezes de herbívoros, Recife, PE, Brasil. Rev Bras Bot, 25(2):147-160. https://doi.org/10.1590/S0100-84042002000200004
Alves, A. M., Moura, R. B., Carvalho, A. K. F., Castro, H. F., Andrade, G. S. S. (2019). Penicillium citrinum whole-cells catalyst for the treatment of lipd-rich wastewater. Biomass and Bioenergy, 120:433-438. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2018.12.004
Barbosa, R. N., Bezerra, J. D. P., Santos, A. C., Melo, R. F. R., Houbraken, J., Oliveira, N. T., Souza-Motta, C. M. (2020). Brazilian tropical dry forest (Caatinga) in the spotlight: an overview of species of Aspergillus, Penicillium and Talaromyces (Eurotiales) and the description of P. vascosobrinhous sp. Acta Botanica Brasilica, 34(2). https://doi.org/10.1590/0102-33062019abb0411
Castellani, A. (1939). Viability of some pathogenic fungi in distilled water. Journal of Tropical Medicine and Hygiene, 42:225-226
Colla, L. M., Hemkemeier, M., Gil, A. S. (2012). Biossorção de Cádmio e Produção de Biossurfactantes por fungos filamentosos em Fermentação Submersa. Revista CIATEC, 4(1):1-10. https://doi.org/10.5335/ciatec.v4i1.1934
Conab. Acompanhamento nacional da safra brasileira do café (2022), 9(1):1-60, Brasilia/DF. Disponível em: https://www.conab.gov.br/info-agro/safras/cafe
Costa, J. A. V., Treichel, H., Kumar V, Pandey, A. (2018). Advances in solid-state fermentation. In: Curr Dev Biotechnol Bioeng, 1ª ed. Elsevier, 1-17. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-63990-5.00001-3
Chandra, P., Enespa, R. S., Arora, P. K. (2020) Microbial lipases and their industrial applications: a comprehensive review. Microb Cell Fact 19, 169. https://doi.org/10.1186/s12934-020-01428-8
Craig, A. P., Franca, A. S., & Oliveira, L. S. (2012). Discrimination between defective and non-defective roasted coffees by diffuse reflectance infrared Fourier transform spectroscopy. LWT, 47(2), 505-511. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2012.02.016
Devlin, T. M. (2011). Manual de Bioquímica com Correlações Clínicas. Ed. Edgard Blúcher, São Paulo
Doi, S. A., Pinto, A. B., Canali, M. C., Polezel, D. R., Chinellato, R. A. M., Oliveira, A. J. F. C. (2018). Densidade e diversidade de fungos filamentosos na água e sedimento da baia do Araçá em São Sebastião, São Paulo, Brasil. Biota neotropical, 18(1). https://doi.org/10.1590/1676-0611-BN-2017-0416
Durán, C. A. A., Tsukui, A., Santos, F. K. F., Martinez, S. T., Bizzo, H. R., Rezende, C. M. (2017). Café: Aspectos Gerais e seu Aproveitamento para além da Bebida. Ver. Virtual Quim. 9(1):107-134
Ferraz, J. L. A. A., Souza, L. O., Silva, T. P., Franco, M. (2018). Obtenção de Lipases Microbianas: Uma Breve Revisão. Revista Ciências Exatas e Naturais, 20(1):30-54. Doi:10.5935/RECEN.2018.01.03
França, E. S., Marinho, J. S., Cândido, T. R. S., Lins, U. M. B., Andrade, R. F.S., Campos-Takaki, G. M., Silva, C. A. A., Okada, K. (2020). Detecção de esterase e lipase produzidas por fungos filamentosos isolados de solos da Caatinga. Brazilian Journal of Development, 6(11):91693-91709. Doi:10.34117/bjdv6n11-543
García-García, D., Carbonell, A., Samper, M. D., García-Sanoguera, D., & Balart, R. (2015). Green composites based on polypropylene matrix and hydrophobized spend coffee ground (SCG) powder. Composites part B: engineering, 78, 256-265. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2015.03.080
Garcia, C. V., Young-Teck, K. I. M. (2021). Spent Coffee Grounds and Coffee Silverskin as potencial materials for packaging: a review. Journal of Polymers and the Environment, 29:2372-2384. https://doi.org/10.1007/s10924-021-02067-9
Getachew, A. T., Chun, B. S. (2017). Influence of pretreatment and modifiers on subcritical water liquefaction of spent coffee grounds: a green waste valorization approach. Journal of Cleaner Production, 142:3719-3727. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.10.096
Gochev, V., Monteiro, G., Kostov, G., Toscano, L., Stoytcheva, M., Krastanov, A., Georgieva, A. (2012). Nutritive medium engineering enhanced production of extracellular lipase by trichoderma longibrachiatum. Biotechnology & Biotechnological Equipment, 26(2):2875-2882. https://doi.org/10.5504/BBEQ.2011.0138
Gomes, D. N. F., Cavalcanti, M. A. Q., Fernandes, M. J.S., Lima, D. M. M., Passavante, J. Z. O. (2008). Filamentous fungi isolated from sand and water of “Bairro Novo” and “Casa Caiada” beaches, Olinda, Pernambuco, Brasil. Braz. J. Biol, 68(3):377-382. https://doi.org/10.1590/S1519-69842008000300016
Gorlach-Lira, K., Coutinho, H. D. M. (2007). Dinâmica populacional e atividade de enzimas extracelulares de bactérias hemofílicas e termofilias isoladas do solo do semiárido nordestino. Brazilian Jornal of Microbiology, 38(1). https://doi.org/10.1590/S1517-83822007000100028
Gorlach-Lira, K., Gomes, K. D., Polizelli, M. A. (2020). Determinação dos parâmetros cinéticos da enzima beta-galactosidase. Brazilian Journal of Development, 6(5):28194-28208. Doi:10.34117/bjdv6n5-316
Guedes, E. H. S., Santos, A. L., Ibiapina, A., Aguiar, A. O., Soares, C. M. S., Vellano, P. O., Santos, L. S.S., Junior, A. F. C. (2021). Resíduos agroindustriais como substrato para a produção de lipases microbiana: uma revisão. Research Society and Development, 10(2):1-12. https://doi.org/10.33448/rsd-v10i2.12537
Iriondo-Dehond A, Garcia NA, Fernandez-Gomez, Guisantes-Batan, E, et al (2019) Validation of coffee by-products as novel food ingredients. Innovative Food Science & Emerging Technologies 51:194-204. https://doi.org/10.1016/j.ifset.2018.06.010
Kokalis-Burelle, N., Porter, D. M., Rodriguez-Kábana, R., Smith, D. H., Subrahmanyam, P. (1997). Compendium of peanut diseases. 2ª Ed. St. Paul: The American Phytopathological Society
Klich, M. A. (2002). Identification of Common Aspergillus species. Netherlands: Centraalbureau voor Schimmelautures
Lima, A. K. S., Rodrigues, J. R., Souza, I. S., Rodrigues, J. C., Souza, T. C., Maia, C. R., Fernandes, O. C. C. (2017). Fungos isolados da água de consumo de uma comunidade ribeirinha do médio Rio Solimões, Amazonas-Brasil: potencial patogênico. Rev. Ambient. Água, 12(6). https://doi.org/10.4136/ambi-agua.2018 .
Lima, A. C. M., Santos, C. M., Santos, I. L., Bastos, L. T. A., Santos, A. C., Paula-Elias, F. C., Almeida, A. F. (2021). Use of agro-insdustrial residues for lipase production by Candida viswanathii in a solid-state cultivation system. Scientia Plena, 17(8):081513-1. https://doi.org/10.14808/sci.plena.2021.081513
Liu, X., Kokare, C. (2017). Microbial Enzymes of Use in Industry. Biotechnology of Microbial Enzymes, 267-298. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-803725-6.00011-X
Magnago, R. F., Garcia, G. D., Marques, D. V., Pedroso, I. D., Hermann, K. A. C., Pereira, N. R. L., Mazon, S. P., Costa, S. C. (2019). Combustíveis sólidos a partir de biomassa residual de borra de café, casca de arroz e casca de batata. Mix Sustentável, 5(2). https://doi.org/10.29183/2447-3073.MIX2019.v5.n2.43-53.
Markerts Research Report. Lipase, (2020). Disponível em: https://www.marketresearch.com/Global-Industry-Analysts-v1039/Lipase-14376630/
Marzo, C., Diaz, A. B., Caro, I., Blandino, A. (2019). Valorization of agro-industrial wastes to produce hydrolytic enzymes by fungal solid-state fermentation. Waste Management and Research, 37(2):149-156. https://doi.org/10.1177/0734242X18798699
Mehta, A., Guleria, S., Sharma, R., Gupta, R. (2021). The lipases and their applications with emphasis on food industry. ScienceDirect, 143-164. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-819813-1.00006-2
Melani, N. B., Tambourgi, E. B., Silveira, E. (2020). Lipases: From Production to Applications. Separation & Purification Reviews, 49(2). https://doi.org/10.1080/15422119.2018.1564328
Monteiro, V. N., Silva, R. N. (2009). Aplicações Industriais da Biotecnologia Enzimática. Revista de Processos Químicos, 3(5):9-23
Msangosoko, K., Gandotra, S., Bhattacharya, R., Ramakrishnan, B., Sharma, K., Subramanian, S. (2022). Screening and characterization of lipase producing bacteria isolated from the gut of a lepidopteran larvae, Samia ricini. Journal of Asia-Pacific Entomology, 25(1):101856. https://doi.org/10.1016/j.aspen.2021.101856
Nagarajan S (2012). New tools for exploring “old friends-microbial lipases”. Appl Biochem Biotechnol, 168(5). Doi: 10.1007/s12010-012-9849-7
Nakasato K, Ono T, Ishiguro, T, Takamatsu, M, Tsukamoto, C, Mikami M (2007) Rapid quantitative analysis of the major components in soymilk using Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR). Food science and technology research 10(2):137-142.
Nascimento, W. C. A., Silva, C. R., Carvalho, R. V., Martins, M. L. L. (2007). Otimização de um meio de cultura para produção de proteases por um Bacillus sp. temofílico. Food Science and Technology, 27(2):417-421
Norlia, M., Jinap, S., Nor-Khaizura, M. A. R., Son, R., Chin, C. K. , Sardjono (2018). Polyphasic approach to the identification and characterization of aflatoxigenic strains of Aspergillus section Flavi isolated from peanuts and peanut-based products marketed in Malaysia. International journal of food microbiology, 282:9-15. https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2018.05.030
Oliveira, N. M. L., Vieira-Almeida, E. C., Silva, L. P., Paula, C. B. C., Bastos, L. T. A., Lima, A. C. M., Santos, I. L., Paula-Elias, F. C., Almeida, A. F. (2020). Lipases microbianas: Bioprocessos e aplicações industriais. Editora Poisson 5. Doi: 10.36229/978-65-86127-43-0.CAP.05
Pereira, A. S., Fontes-Sant’ana, G. C., Amaral, P. F. F. (2019). Mango agroindustrial wastes for lipase production from Yarrowia lipolytica and the potential of the fermented solid as a biocatalyst. Food and Bioproducts Processing, 15:68-77. https://doi.org/10.1016/j.fbp.2019.02.002
Pitt, J. L., Hocking, A. D. (1997). Fungi and food spoilage. Cambridge: Chapman & Hall
Putri, D. N., Khootama, A., Perdani, M. S., Utami, T. S., Hermansyah, H. (2020). Opitimization of Aspergillus niger lipase production by solid state fermentation of agro-industrial waste. Energy Reports, 6(1):331-335. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2019.08.064
Reis, T. A., Baquião, A. C., Ataydea, D. D., Grabarz, F., Corrêa, B. (2014). Characterization of Aspergillus section Flavi isolated from organic Brazil nuts using a polyphasic approach. Food Microbiol, 42: 34–39. https://doi.org/10.1016/j.fm.2014.02.012
Sadh, P. K., Duhan, S., Duhan, J. S. (2018). Agro-industrial wastes and their utilization using solid state fermentation: a review. Bioresour. Bioprocess, 5(1). https://doi.org/10.1186/s40643-017-0187-z
Samson, R. A. (1974). Paecilomyce and some allied Hyphomycetes. Studies in Mycology, 1–119
Samson, R. A., Hoekstra, E. S., Frisvad, J. C. (2004). Introduction to food-and airborne fungi. Editora: Centalalbareau voor Schimmelcultures
Samson, R. A., Houbraken, J., Varga, J., Frisvad, J. C. (2009). Polyphasic taxonomy of the heat resistant ascomycete genus Byssochlamys and its Paecilomyces anamorphs. Persoonia, 22:14–27
Seung-Beom, H., Seung-Joo, G., Hyeon-Dong, S., Frisvad, J. C., Samson, R. A. (2005). Polyphasic taxonomy of Aspergillus fumigatus and related species. Mycologia, 97(6):1316-1329. https://doi.org/10.1080/15572536.2006.11832738
Silva, D. M., Batista, L. R., Rezende, E. F., Fungaro, M. H., Sartori, D., Alves, E. (2011). Identification of fungi of the genus Aspergillus section Nigri using polyphasic taxonomy. Brazilian Journal of Microbiology, 42(2):761-773. https://doi.org/10.1590/S1517-83822011000200044
Silva, I. L., Silva, L. A. O., Coelho, C. B. B. (2019). The Brazilian Caatinga Biome and its Biotechnological Potencial. Advances in Applied Science and Technology, 5: 123-142
Soares, C. M. F., Castro, H. F., Moraes, F. F., Zanin, G. M. (1999). Caracterization and utilization of Candida rugosa lipase immobilized on controlled pore sílica. Applied Biochesmistry and Biotechnology, 79(77):745-757
Souza, C. A. F., Lima, D. X., Oliveira, R. J. V., Gurgel, L. M. S., Santiago, A. L. C. M. (2016). Mucor indicus isolated from the semiarid region of Brazil: a first record for South America. Mycotaxon, 131(4):897-906. Doi: https://doi.org/10.5248/131.897
Souza, C. A. F., Lima, D. X., Oliveira, R. J. V., Gurgel, L. M. S., Santiago, A. L. C. M. (2017). Coprophilous Mucorales (Zygomycota) from three areas in the semi-arid of Pernambuco, Brazil. Brazilian journal of microbiology, 48(1):79-86. https://doi.org/10.1016/j.bjm.2016.09.008
Soccol, C. R., Costa, E. S. F., Letti, L. A. J., Karp, S. G., Woiciechowski, A. L., Vandenberghe, L. P. S. (2017). Recent developments and innovations in solid state fermentation. Biotechnology Research and Innovation, 1(!):52-71. https://doi.org/10.1016/j.biori.2017.01.002
Schipper, M. A. A. (1978). On certain species of Mucor with a key to all accepted species. Studies in Mycology, l7:l-53
Sherf, A. F. (1943). A method for maintaining Phytomonas sepedonica for long periods without trasnf. Phytopathology 33:30-32
Toscano, L., Monteiro, G., Stoycotcheva, M., Gochev, V., Cervantes, L., Campbell, H., Zlatev, R., Valdez, B., Pérez, C., Gil-Samaniego, M. (2013). Lipase production through solid-state fermentation using agro-industrial residues as substrates and newly isolated fungal strains. Biotechnology & Biotechnological Equipment, 27(5):4074-4077. https://doi.org/10.5504/BBEQ.2012.0145
Tripathi, B. C., Yadav, P., Sharma, R. (2020). Microbial Enzymes in Food Industry: Applications. Journal of Critical Reviews, 7(9):1418-1422
Trufem, S. F. B. (1981). Mucorales do Estado de São Paulo. 1. Gênero Mucor Micheli. Rickia
Varga, J., Frisvad, J. C., Samson, R. A. (2011). Two new aflatoxin producing species, and an overview of Aspergillus section Flavi. Stud. Mycol, 69:57–80. https://doi.org/10.3114/sim.2011.69.05
Yin-Yu, G., Wen-Wei, C., Lei, H., Liu, Y., Lin, X., Ruan, R. (2009). Optimization of transesterification conditions for the production of fatty acid methyl ester (FAME) from Chinese tallow kernel oil with surfactant-coated lipase. Biomass and bioenergy, 33(2):277-282. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2008.05.013
Downloads
Publicado
Como Citar
Edição
Seção
Licença
Copyright (c) 2022 Eduardo da Silva França; Adriana Ferreira Souza; Diego Guedes de Lima Lemos; Uiara Maria de Barros Lira Lins; Galba Maria de Campos-Takaki; Carlos Alberto Alves da Silva ; Marcos Antônio Barbosa de Lima
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Autores que publicam nesta revista concordam com os seguintes termos:
1) Autores mantém os direitos autorais e concedem à revista o direito de primeira publicação, com o trabalho simultaneamente licenciado sob a Licença Creative Commons Attribution que permite o compartilhamento do trabalho com reconhecimento da autoria e publicação inicial nesta revista.
2) Autores têm autorização para assumir contratos adicionais separadamente, para distribuição não-exclusiva da versão do trabalho publicada nesta revista (ex.: publicar em repositório institucional ou como capítulo de livro), com reconhecimento de autoria e publicação inicial nesta revista.
3) Autores têm permissão e são estimulados a publicar e distribuir seu trabalho online (ex.: em repositórios institucionais ou na sua página pessoal) a qualquer ponto antes ou durante o processo editorial, já que isso pode gerar alterações produtivas, bem como aumentar o impacto e a citação do trabalho publicado.
