APROVEITAMENTO DA ÁGUA DE MACERAÇÃO DE MILHO PARA PRODUÇÃO DE COMPOSTOS BIOATIVOS POR ASPERGILLUS NIGER (UCP/WFCC 1261)

Resumo

O objetivo da presente proposta foi avaliar a produção de glicosamina, ácido citrico, enzimas ligninolíticas, protease e polifosfato por um isolado de Aspergillus niger obtido do solo da caatinga, em resposta à presença da água de maceração do milho, “corn steep liquor”, um subproduto da cadeia produtiva do milho, que atua como fonte de nitrogênio para crescimento microbiano. Os efeitos da presença do metanol no meio de cultura foram também avaliados. O fungo foi cultivado em meio glicose-peptona, como controle, e em meio contendo água de maceração em substituição à peptona, a 150 rpm, a 30 ºC durante 168 horas. Amostras foram coletadas a intervalos de 24 horas. O sobrenadante da cultura foi separado por centrifugação a 10.000 x g a 4 ºC. A biomassa foi utilizada para determinação da biomassa por peso seco, glucosamina, polifosfato e estudo morfológico sob a microscopia de luz. O sobrenadante foi utilizado para a determinação de ácido cítrico, celulase, celobiase (β-glicosidase), exoglucanase, xilanase e protease. Os ensaios foram realizados em cinco réplicas, e os resultados apresentados como média dos dados obtidos. Os resultados foram avaliados empregando-se a análise de variância e as diferenças significativas entre as médias (p ≤ 0,05) determinadas pelo teste de Tukey, com auxílio do software STATISTIC 7.0 . Os resultados obtidos revelaram os efeitos significativos do subproduto sobre a produção dos bioativos avaliados. Um conteúdo de glicosamina de 4,68 g g-1 de biomassa seca foi obtido para o crescimento em CSL mais metanol, comparado a 2,36 g g-1 para as culturas controle crescidas em glicose e peptona mais metanol. Um rendimento de ácido citrico de 2,32 g L-1 foi determinado para células cultivadas na presença de CSL/metanol, comparado a 1,54 g L-1 para células cultivadas em meio contendo glicose, peptona e metanol. A presença do metanol 1,5 % no meio de cultura aumentou o conteúdo dos compostos de forma significativa. Atividades correspondentes a 0,996 U mL-1, 0,488 U mL-1 e 0,52 U mL-1 foram determinadas para celulase, celobiase e exoglucanase, respectivamente, para as células cultivadas em meio CSL, comparado a 0,758 U mL-1, 0,342 U mL-1 e 0,40 U mL-1 para as células crescidas em glicose peptona. Para a xilanase, atividades de 45,27 U mL-1 e 39,99 U mL-1 foram determinadas para CSL e glicose peptona, respectivamente. Os dados revelaram que o crescimento celular em metanol resultou na redução da atividade das enzimas ligninolíticas. Atividades de 3,86 U mL-1 e 2,53 U mL-1 foram obtidas para as proteases nos cultivos em CSL e glicose e peptona mais metanol, respectivamente. Foi observado um aumento no conteúdo do polifosfato durante 96 horas de cultivo. Após esse período, o conteúdo do polímero diminuiu, indicando sua degradação nas condições testadas. Esse estudo também revelou que as células cultivadas na presença de CSL e metanol apresentaram alterações morfológicas. O isolado mostra-se útil para estudos contínuos na busca pela otimização da produção dos compostos bioativos avaliados. Os resultados podem ser valiosos para subsidiar o entendimento do comportamento celular frente a modificações e consequentemente no desenvolvimento de processos de produção mais eficientes e na redução de custos.

Abstract

The objective of present proposal was to evaluate the glucosamine, citric acid, ligninolytic enzymes, proteases and polyphosphate of an Aspergillus niger isolate from caatinga soil in response to the growth in presence of corn steep liquor (CSL), a residue of corn production chain, that act as nitrogen source for microbial growth. The effects of methanol presence in culture medium were also evaluated. The fungus was cultivated in glucose-peptone medium, as control, and in medium containing corn steep liquor in substitution the peptone, at 150 rpm, 30 ºC, during 168 hours. Samples had been collected at intervals 24-hour. The culture supernantant was separated by centrifugation at 10,000 x g 4 ºC. The biomass was used for determination of the dry biomass, glucosamine, polyphosphate, and morphologic study under the light microscopy. The supernatant was used for citric acid determination, cellulase, celobiase, exoglucanase, xilanase and protease. The assays had been carried through in five replicates, and the presented results represent its media. The results had been evaluated using the variance analysis and the significant differences between the averages (p ≤ 0,05) were determined by the test of Tukey, with software STATISTIC 7.0.The results obtained revealed a significant effect of the residue on the production of the bioactives evaluated in this study. A glucosamine content of 4.68 g g -1 of cell dry weight was obtained for grown on CSL plus methanol compared to 2.36 g g -1 for controls cultures grown in glucose and peptone plus methanol. Citric acid yields of 2.32 g L -1 were determined for cells grown in CSL plus methanol compared to 1.54 g L -1 for cells grown in glucose peptone methanol medium. The presence of methanol in culture medium improved the compounds contents. Activities of 0.996 U mL-1 , 0.488 U mL-1 and 0.52 U mL-1 were determined for cellulase, cellobiase and exoglucanase, respectively, for cells grown in CSL medium compared to 0.758 U mL-1 , 0.342 U mL-1 and 0.40 U mL-1 for cells grown in glucose peptone. For xilanase, activities of 45.27 U mL-1 and 39.99 U mL-1 were determined for CSL and glucose peptone respectively. The data revealed that cell growth in methanol resulted in a reduction of ligninolytic enzymes activities. Proteases activities of 3.86 U mL-1 and 2.53 U mL-1 were obtained for cultures in CSL and glucose peptone plus methanol, respectively. It was observed an enhancement of polyphosphate content at 96 hours of growth. After that period the polymer content was reduced, indicating its degradation in the conditions tested. This study also revealed that cells grown in CSL and methanol presented morphological alterations. The isolate proved to be valuable for continuous studies in search of the optimization production of bioactive compounds. These results could be useful to subsidies the understanding of the cellular behavior front to such modifications and consequently in the development of more efficient processes of production and cost reduction.