Protein enrichment of the coproduct of sisal defibration using yeast and filamentous fungi

Authors

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v14i7.49220

Keywords:

Agave sisalana, Filamentous Fungi, Protein enrichment, Agro-industrial residue.

Abstract

Sisal (Agave sisalana Perrine) is a plant from the Asparagaceae family that has become a valuable source of income for numerous families in the state of Bahia. Its cultivation is mainly intended for the creation of artisanal products, which stimulate the local economy. However, its processing generates waste materials that often lack a defined use but can be repurposed as animal feed. In this context, the present study aimed to evaluate the increase in protein content of the sisal coproduct following semi-solid fermentation over periods of 8, 24, 32, and 48 hours, using the fungi Lentinus tigrinus, Trametes villosa, and the yeast Saccharomyces cerevisiae. A significant variation in crude protein (CP) levels was identified for each microorganism applied (p<0.05), starting in the initial hours of the experiment. The most substantial increase in protein content occurred at 48 hours of fermentation in all treatments. The substrate inoculated with L. tigrinus showed a 34.4% increase, followed by T. villosa with 33.3%, and S. cerevisiae with 30.2%, when compared to the untreated residue. The results underwent regression and analysis of variance (ANOVA), and the coefficients of determination (R²) for the respective microorganisms over time were 0.8404, 0.9956, and 0.967, indicating a strong fit between the model and the observed data. Additionally, reductions in lignin, hemicellulose, neutral detergent fiber (NDF), and acid detergent fiber (ADF) contents were noted after 48 hours, confirming this as the most suitable time point for assessing the parameters analyzed.

References

Akamine, C. T.; & Yamamoto, R. K. (2009). Estudo dirigido: estatística descritiva. (3ed). Editora Érica.

Alexandre, H. V., Da Silva, F. L., Gomes, J. P., Silva, O. S. D., Carvalho, J. P., & Lima, E. E. D. (2013). Cinética de secagem do resíduo de abacaxi enriquecido. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 17(6), 640-646.

Aragão, A. S. L., Brandão, L. G. N., Pereira, L. G. R., Santos, R. D., Araujo, G. G. L., Voltolini, T. V., & Brandao, W. N. (2009). Composição bromatológica do coproduto do desfibramento do sisal submetido a amonização. In: Reunião Anual Da Sociedade Brasileira De Zootecnia, 46. Maringá - PR: UEM.

Araújo, L. F., Silva, F. L. H., Brito, E. A., Oliveira Junior, S., & Santos, E. S. (2008). Enriquecimento proteico da palma forrageira com Saccharomyces cerevisiae para alimentação de ruminantes. Arquivo Brasileiro de Medicina Veterinária e Zootecnia, 60(2), 401-407.

Araújo, L. F.; Aguiar, E. M.; & Coelho, R. R. P. (2019). Enriquecimento nutricional do bagaço do caju para produção de ração peletizada. Revista de Agroecologia no Semiárido, 3(2), 11- 19.

Araújo, L. F. (2004). Enriquecimento Protéico do Mandacaru sem Espinhos (Cereus jamaracu P.DC) e Palma Forrageira (Opuntia ficus-indica, Mill) por fermentação semissólida. p.197. [Dissertação de Mestrado]. Universidade Federal de Campina Grande.

Araújo, L. F., Medeiros, A. N., Perazzo Neto, A., Conrado, L. S., & Silva, F. L. H. (2003). Estudo do enriquecimento protéico do mandacaru sem espinhos (Cereus jamacaru P.DC) utilizando leveduras por fermentação semi-sólida. In: Simpósio Nacional de Fermentações, Florianópolis.

Bekman, O. R.; & Costa Neto, P. L. O. (2009). Análise estatística da decisão. (2ed). Editora Edgar Blucher.

Benevides, R. G.; Brandão, L. G. N.; & Santos, M. B. (2024). Protein enrichment of agroindustrial waste by semi-solid fermentation from Lentinus tigrinus. Research, Society and Development, 13(6), 1-9.

Bonato, M. M., Bragança, M. D´O. G. P., Portella, K. F., Vieira, M. E., Bronholo, J. L., Santos, J. C. M., & Cerqueira, D. P. (2014). Argamassas fotocatalíticas e concretos com adição de fibras de coco e sisal para a redução de impactos ambientais de gases poluentes. Cerâmica, 60, 537-545.

Brandão, L. G. N. (2022). Fermentação semissólida pelos fungos Lentinus tigrinus e Trametes villosa no processamento de resíduos agroindustriais para alimentação animal. [Tese de Doutorado]. Universidade Estadual de Feira de Santana.

Brandão, L. G. N., Pereira, L. G. R., Azevêdo, J. A. G., Santos, R. D., Aragão, A. S. L., Voltolini, T. V., Neves, A. L. A., Araújo, G. G. L., & Brandão, W. N. (2011). Valor nutricional de componentes da planta e dos coprodutos da Agave sisalana para alimentação de ruminantes. Arquivo Brasileiro de Medicina Veterinária e Zootecnia, 63(6), 1493-1501.

Campos, A. R. N., Santana, R. A. C., Dantas, J. P., Oliveira, L. S. C., & Silva, F. L. H. (2005). Enriquecimento protéico do bagaço do pedúnculo de caju por cultivo semissólido. Revista de Biologia e Ciências da Terra, 5(2), 0.

Canedo, M. S. (2015). Enriquecimento proteico do bagaço de malte por Rhizopus oligosporus CCT 4134 e adição em dietas de juvenis de tilápia do nilo (Oreochromis niloticus). [Dissertação de Mestrado]. Universidade Federal de Goiás.

Canedo, M. S., Paula, F. G., Silva, F. A., & Vendruscolo, F. (2016). Protein enrichment of brewery spent grain from Rhizopus oligosporus by solid-state fermentation. Bioprocess and biosystems engineering, 39(7), 1105-1113.

Cardoso, M. S. (2019). Panorama tecnológico de uso de resíduos do sisal. Revista semioses: Inovação, Desenvolvimento e Sustentabilidade, 13(3), 13-23.

Chein, F. (2019). Introdução aos modelos de regressão linear: um passo inicial para compreensão da econometria como uma ferramenta de avaliação de políticas públicas. Enap.

Conceição, T. A. (2010). Estudo da produção de enzimas ligninolíticas por fungos agaricomycetes cultivados em resíduos agro-industriais do estado da Bahia. [Dissertação de Mestrado]. Universidade Estadual de Feira de Santana.

Coniglio, R. O., Díaz, G. V., Fonseca, M. I., Castrillo, M. L., Piccinni, F. E., Villalba, L. L., Campos, E., & Zapata, P. D. (2020). Enzymatic hydrolysis of barley straw for biofuel industry using a novel strain of Trametes villosa from Paranaense rainforest. Preparative Biochemistry & Biotechnology, 50(8), 753-762.

Dias, L. S., Beserra, A. V. S., Santos, R. A., Sousa, A. A., Lira Neto, A. B., Landim, A. E. F. G., Barrozo, G. F., & Silva, C. J. V. (2021). Incorporação de resíduos da produção de fibras de sisal em argamassa: Efeitos nas propriedades físicas e mecânicas. Revista Matéria, 26(3).

Dinil, A.; & Jacob, A. (2022). Valorization of Agro-industrial Discards in Fermentation for the Production of Cellulase Enzyme. Journal of Pure and Applied Microbiology, 16, 347-354.

Ferro, J. H. A., Lemos, E. E. P., Pereira, K. P., Guimarães, R. T. A., Peiter, A. S., & Peiter, F. S. (2025). Enriquecimento Proteico da Silagem de Resíduo Agroindustrial de Maracujá por Bioconversão de Leveduras. Revista de Gestão e Secretariado, 16(5), 1-20.

Gil, A. C. (2017). Como elaborar projetos de pesquisa. (6ed). Editora Atlas.

IBGE. (2023). Produção Agrícola - Lavoura Permanente. https://cidades.ibge.gov.br/brasil/ba/pesquisa/15/12046?localidade1=0.

Joshi, V. K; & Sandhu, D. K. (1996). Preparation and evaluation of an animal feed byproduct produced by solid-state fermentation of apple pomace. Bioresource Technology, 56(3), 251-255.

Lima, L. C. (2017). Enriquecimento proteico a partir do resíduo do processamento do caju por fermentação em estado semissólido. [Dissertação de Mestrado]. Centro Universitário SENAI CIMATEC.

Macedo, A. D. B. (2016). Enriquecimento proteico da palma forrageira e do sisal por fermentação semissólida. [Monografia]. Universidade Federal de Campina Grande.

Mahesh, M. S.; & Mohini, M. (2013). Biological treatment of crop residues for ruminant feeding: A review. African Journal of Biotechnology, 12(27), 4221-4231.

Marone, M. P.; Raya, F. T.; Magalhães, E. C. D.; Soares, A. C. F.; Carazzolle, M. F.; & Pereira, G. A. G. (2020). Sisal: de um passado rústico para um futuro brilhante. In: Santos, C. C. (org.), O semiárido brasileiro e suas especificidades. (pp. 40-58). Editora Atena.

Medeiros, S. R.; & Marino, C. T. (2015). Proteínas na nutrição de bovinos de corte. In: Medeiros, S. R.; Gomes, R. C.; Bungenstab, D. J. (org.), Nutrição de bovinos de corte (pp. 29-44). Embrapa.

Pereira A. S. et al. (2018). Metodologia da pesquisa científica. [free e-book]. Editora UAB/NTE/UFSM.

Santos, D. O. J.; Fontes, C. M. A.; & Lima, P. R. L. (2017). Uso de agregado miúdo reciclado em matrizes cimentícias para compósitos reforçados com fibras de sisal. Revista Matéria, 22(1).

Santos, E. M. C.; & Silva, O. A. (2017). Sisal na Bahia - Brasil. Mercator, 16, 1-13.

Santos, E. M. C.; Coelho Neto, A. S.; & Silva, O. A. (2015). De Região Sisaleira a Território do Sisal: desvelando as nuances do processo de delimitação da diferenciação espacial no Semiárido Baiano. GeoTextos, 11(2), 131-151.

Santos, R. D., Neves, A. L. A., Pereira, L. G. R., Araújo, G. G. L., Voltolini, T. V., Costa, C. T. F., & Oliveira, G. F. (2013). Coprodutos do desfibramento do sisal como alternativa na alimentação de ruminantes. Circular técnica online, 1, 1-7.

Silva, D. J.; & Queiroz, A. C. (2002). Análise de alimentos: métodos químicos e biológicos. UFV.

Silva, J. L., Silva, O. S., Alves, F. M. S., Vieira, N. C., & Nascimento, A. M. (2017). Enriquecimento proteico de resíduo de umbu-cajá empregando fermentação semissólida. Revista Verde de Agroecologia e Desenvolvimento Sustentável, v. 12(5), 854-857.

Silva, G. M. S., Costa J. S., Cabral Filha, M. C. S., Lima, A. B. S., & Silva, O. S. (2016). Enriquecimento proteico do resíduo de abacaxi mediante fermentação semissólida. Revista Verde de Agroecologia e Desenvolvimento Sustentável, 11(5), 39-44.

Shitsuka et al. (2014). Matemática fundamental para a tecnologia. Editora Érica.

Sousa, A. P. M. (2016). Utilização de resíduos de jaca no desenvolvimento de novos produtos. [Dissertação de Mestrado]. Universidade Federal Campina Grande.

Sousa, A. P. M.; Macedo, A. D. B.; Silva, A. P. F.; Costa, J. D.; Dantas, D. L.; Apolinário, M. O.; Santana, R. A. C.; & Campos, A. R.N. (2020). Enriquecimento proteico dos resíduos da jaca por fermentação semissólida / Enriquecimento protéico de resíduos de jaca por fermentação semissólida. Revista Brasileira de Ciência Aplicada, 4(3), 987-997.

Sousa, S. M. F., Silva, R. S., Silva, O. S., Oliveira, A. S., Nogueira, L. P. S., Lima, M. E. P., Araújo, M. A., & Nunes, J. S. (2021). Enriquecimento proteico do resíduo da goiaba (Psidium guajava L.) por meio da fermentação semissólida. Research, Society and Development, 10(1), 1-8.

Varjão, L. B. (2011). Produção e caracterização de celulases de fungos e actinobactérias isolados de ambientes brasileiros. [Dissertação de Mestrado]. Universidade Federal do Recôncavo da Bahia.

Vieira, S. (2021). Introdução à bioestatística. Editora GEN/Guanabara Koogan.

Viniegra-Gonzales, G. (1997). Solid state fermentation: Definition, Characteristics, Limitations and Monitoring. Kluwer Academic Publishers.

Yafetto, L.; Odamtten, G. T.; & Kwagyan M. W. (2023). Valorization of agro-industrial wastes into animal feed through microbial fermentation: A review of the global and Ghanaian case. Helyon, 9(4), 1-14.

Yamanaka, R., Soares, C. F., Matheus, D. R., & Machado, K. M. G. (2008). Lignolytic enzymes produced by Trametes Villosa CCB176 under different culture conditions. Brazilian Journal of Microbiology, 39, 78-84.

Published

2025-07-13

Issue

Section

Agrarian and Biological Sciences

How to Cite

Protein enrichment of the coproduct of sisal defibration using yeast and filamentous fungi. Research, Society and Development, [S. l.], v. 14, n. 7, p. e4214749220, 2025. DOI: 10.33448/rsd-v14i7.49220. Disponível em: https://rsdjournal.org/rsd/article/view/49220. Acesso em: 5 dec. 2025.