Odabir plijesni Aspergillus fumigatus za proizvodnju prebiotičkih ksilooligosaharida na podlozi od šećerne trske

Sugarcane bagasse is an important lignocellulosic material studied for the production of xylooligosaccharides (XOS). Some XOS are considered soluble dietary fibre, with low caloric value and prebiotic effect, but they are expensive and not easily available. In a screening of 138 fungi, only nine were shortlisted, and just Aspergillus fumigatus M51 (35.6 U/mL) and A. fumigatus U2370 (28.5 U/mL) were selected as the most significant producers of xylanases. These fungi had low β-xylosidase activity, which is desirable for the production of XOS. The xylanases from Trichoderma reesei CCT 2768, A. fumigatus M51 and A. fumigatus U2370 gave a significantly higher XOS yield, 11.9, 14.7 and 7.9 % respectively, in a 3-hour reaction with hemicellulose from sugarcane bagasse. These enzymes are relatively thermostable at 40–50 °C and can be used in a wide range of pH values. Furthermore, these xylanases produced more prebiotic XOS (xylobiose and xylotriose) when compared with a commercial xylanase. The xylanases from A. fumigatus M51 reached a high level of XOS production (37.6 %) in 48–72 h using hemicellulose extracted from sugarcane bagasse. This yield represents 68.8 kg of prebiotic XOS per metric tonne of cane bagasse. In addition, in a biorefinery, after hemicellulose extraction for XOS production, the residual cellulose could be used for the production of second-generation ethanol.Šećerna trska je važan lignocelulozni materijal koji se koristi za ispitivanje proizvodnje ksilooligosaharida. Neki se ksilooligosaharidi upotrebljavaju u prehrani kao topljiva vlakna niske kalorijske vrijednosti s prebiotičkim učinkom, ali su skupi i teško dostupni. Od 138 plijesni u uži je izbor ušlo samo njih devet, od kojih su odabrana samo dva soja što su proizvela najviše ksilanaza, i to Aspergillus fumigatus M51 (35,6 U/mL) i A. fumigatus U2370 (28,5 u/mL). Aktivnost β-ksilozidaze u tim sojevima bila je vrlo slaba, što je pogodovalo nastanku ksilooligosaharida. Djelovanjem ksilanaza su nakon tri sata iz šećerne trske razgradnjom hemiceluloze dobivene veće količine ksilooligosaharida, i to 11,9 % s pomoću plijesni Trichoderma reesei CCT 2768; 14,7 % s pomoću A. fumigatus M51 i 7,9 % s pomoću A. fumigatus U2370. Ti su enzimi relativno termostabilni na temperaturama od 40 do 50 °C, a mogu se koristiti pri različitim pH-vrijednostima. Osim toga, u usporedbi s komercijalnom ksilanazom, ove su ksilanaze proizvele više prebiotičkih ksilooligosaharida (ksilobioze i ksilotrioze). Razgradnjom hemiceluloze izolirane iz šećerne trske pomoću ksilanaze iz plijesni A. fumigatus M51 dobivena je znatna količina (37,6 %) ksilooligosaharida nakon 48-72 sata hidrolize, što odgovara prinosu od 68,8 kg prebiotičkih ksilooligosaharida po toni šećerne trske. Osim toga, nakon izdvajanja hemiceluloze za proizvodnju ksilooligosaharida, preostali dio celuloze može se upotrijebiti u rafineriji za proizvodnju druge generacije biogoriva

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

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...Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP

Influência da temperatura na atividade de amilase e protease de Rhizopus oligosporus cultivado por fermentação em estado sólido

Amilases e proteases constituem um dos principais grupos de enzimas industriais pelo seu amplo espectro de aplicações biotecnológicas. Elas podem ser obtidas a partir de fontes microbianas e com altos rendimentos por processos de fermentação em estado sólido (FES). Conhecer as características bioquímicas das enzimas é fundamental para adequação aos processos industriais. O objetivo do trabalho foi determinar a melhor temperatura para atividade das enzimas amilase e protease de Rhizopus oligosporus obtidas por fermentação em estado sólido utilizando farelo de trigo como substrato. Os melhores valores para atividade amilolítica e proteolítica foram obtidos nas temperaturas de 55 - 65 °C e de 50 - 60 °C, respectivamente. Estes resultados sugerem que as enzimas estudadas podem ser utilizadas em processos que empregam elevadas temperaturas

Production and application of amylases of Rhizopus oryzae and Rhizopus microsporus var. oligosporus from industrial waste in acquisition of glucose

Amylases from Rhizopus oryzae and Rhizopus microsporus var. oligosporus were obtained using agro-industrial wastes as substrates in submerged batch cultures. The enzymatic complex was partially characterised for use in the production of glucose syrup. Type II wheat flour proved better than cassava bagasse as sole carbon source for amylase production. The optimum fermentation condition for both microorganisms was 96 hours at 30°C and the amylase thus produced was used for starch hydrolysis. The product of the enzymatic hydrolysis indicated that the enzyme obtained was glucoamylase, only glucose as final product was attained for both microorganisms. R. oligosporus was of greater interest than R. oryzae for amylase production, taking into account enzyme activity, cultivation time, thermal stability and pH range. Glucose syrup was produced using concentrated enzyme and 100 g L-1 starch in a 4 hours reaction at 50°C. The bioprocess studied can contribute to fungus glucoamylase production and application. © 2013 Institute of Chemistry, Slovak Academy of Sciences

Screening of Xylanolytic Aspergillus fumigatus for Prebiotic Xylooligosaccharide Production Using Bagasse

Sugarcane bagasse is an important lignocellulosic material studied for the production of xylooligosaccharides (XOS). Some XOS are considered soluble dietary fibre, with low caloric value and prebiotic effect, but they are expensive and not easily available. In a screening of 138 fungi, only nine were shortlisted, and just Aspergillus fumigatus M51 (35.6 U/mL) and A. fumigatus U2370 (28.5 U/mL) were selected as the most significant producers of xylanases. These fungi had low β-xylosidase activity, which is desirable for the production of XOS. The xylanases from Trichoderma reesei CCT 2768, A. fumigatus M51 and A. fumigatus U2370 gave a significantly higher XOS yield, 11.9, 14.7 and 7.9 % respectively, in a 3-hour reaction with hemicellulose from sugarcane bagasse. These enzymes are relatively thermostable at 40–50 °C and can be used in a wide range of pH values. Furthermore, these xylanases produced more prebiotic XOS (xylobiose and xylotriose) when compared with a commercial xylanase. The xylanases from A. fumigatus M51 reached a high level of XOS production (37.6 %) in 48–72 h using hemicellulose extracted from sugarcane bagasse. This yield represents 68.8 kg of prebiotic XOS per metric tonne of cane bagasse. In addition, in a biorefinery, after hemicellulose extraction for XOS production, the residual cellulose could be used for the production of second-generation ethanol