PRODUÇÃO DE PECTINASE UTILIZANDO O RESÍDUO DA GOIABA COM SEMENTE POR MEIO DA FERMENTAÇÃO
EM ESTADO SÓLIDO
C. E. S.Muniz1, A. M. Santiago2, P. O. Galdino3, M. M. Almeida4, K. D. Brito5
1-Departamento de Química – Universidade Estadual da Paraíba – CEP: 58429-500 – Campina Grande – PB – Brasil, Telefone/Fax: 83 999057141- e-mail: (ceciliamuniz.qi@gmail.com)
2-Departamento de Química – Universidade Estadual da Paraíba – CEP: 58429-500 – Campina Grande – PB – Brasil, Telefone/Fax: 83 33153356 - e-mail: (angelamariasantiago01@gmail.com)
3-Departamento de Química – Universidade Estadual da Paraíba – CEP: 58429-500 – Campina Grande – PB – Brasil, Telefone/Fax: 83 99721420 - e-mail: (pabliciaog@hotmail.com)
4-Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental – Universidade Estadual da Paraíba – CEP: 58429-500 – Campina Grande – PB – Brasil, Telefone: 33153333 - e-mail: (marcello_maia2000@yahoo.com.br) 5-Docente pesquisador - Instituto Federal da Paraíba – CEP: 58432-300 – Campina Grande – PB – Brasil,
Telefone: 83 21026200 – e-mail: (katiadout@hotmail.com)
RESUMO – Este trabalho tem como objetivo avaliar o potencial do resíduo da goiaba com semente para a produção da enzima pectinase, por meio da fermentação em estado sólido, utilizando como agente fermentativo o micro-organismo Aspergillus niger CCT 0916. O resultado da caracterização físico-química foi: pectina 9,95%, açúcares redutores, 27,12%, pH 3,52, teor de água, 10,04%, massa específica real, 1,42 g/mL e massa específica aparente, 0,65 g/mL. Quanto à distribuição granulométrica, a maioria das partículas do resíduo apresentaram dimensões variando entre 0,840 e 0,425 mm. O processo fermentativo ocorreu com umidade inicial do meio de 50% e concentração da fonte de nitrogênio 1%, durante 72 horas, onde a cada 7, 22, 30, 44, 50, 66 e 72 horas de cultivo eram retiradas amostras para realização das análises de umidade do meio, pH, açúcares redutores e atividade poligalacturonásica (PG). A atividade poligalacturonásica máxima alcançada foi de 5,39 U/g em 30 horas de fermentação.
ABSTRACT - This work has as objective evaluate the guava residue potential for the enzyme polygalacturonase production through solid-state fermentation using as agent fermentative the microorganism Aspergillus niger CCT 0916. The result of the physicochemical characterization was pectin 9.95%, reducing sugars 27.12%, pH 3.52, water content 10.04%, bulk density 1.42 g/mL and apparent density 0.65 g/mL. In terms of granulometric distribution, the majority of the residue particles had sizes ranging from 0.840 to 0.425 mm. The fermentation process occurred with initial moisture means 50% and concentration of the nitrogen source 1%, for 72 hours , where each 7, 22, 30, 40, 50, 66 and 72 hours cultivation were taken samples for the moisture analysis of the medium, pH, reducing sugars and poligalacturonásica activity (PG). The maximum poligalacturonásica activity achieved was 5.39 U / g in 30 hours of fermentation.
PALAVRAS-CHAVES: Resíduos agroindustriais, pectinases, fermentação.
KEYWORDS: Agribusiness residue, pectinases, fermentation.
1. INTRODUÇÃO
Segundo o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística, no ano de 2012 o Brasil foi considerado o maior produtor mundial de goiabas vermelhas, com uma produção de 345.332 mil toneladas distribuídas em 15.171 hectares de área colhida, as quais estão concentradas principalmente na região Sudeste e Nordeste do país (Agrianual, 2009).
A importância econômica dessa cultura, tanto para o mercado interno como para exportação, ocorre em virtude das várias formas de aproveitamento do fruto, sendo as principais: polpa, goiabada, doces em pasta, assim como também sucos e néctares (Polinfrut, 2005).
Pedrosa et al. (2013) afirmam que apesar do setor agroindustrial colaborar para o crescimento econômico do país, ele tem contribuído sistematicamente para a geração de grandes quantidades de resíduos. O manejo inadequado desses resíduos pode contaminar o solo, ar e corpos hídricos, criando sérios problemas ambientais.
Há um grande interesse no aproveitamento de diversos resíduos agroindustriais, em especial, nos processos biotecnológicos, tais como na fermentação em estado sólido (FES) a qual utiliza estes materiais como substrato, onde por meio do crescimento microbiano, ocorre a síntese de diversos compostos: proteínas microbianas, etanol, enzimas e metabólitos secundários biologicamente ativos (Sanchés, 2009).
As enzimas são catalisadores orgânicos, geralmente de natureza protéica, que participam de várias reações bioquímicas. As pectinases, poligalacturonases, são utilizadas em várias indústrias de alimentos, como por exemplo, na de suco de frutas, degradando as substâncias pécticas presentes, consequentemente diminuindo a sua viscosidade, aumentando o seu rendimento, assim como também, ocasionando uma aparência cristalina no produto final e reduzindo em até 50% o tempo de filtração (Santos et al., 2008; Coelho et al., 2001).
Este trabalho tem como objetivo aproveitar o resíduo da goiaba com semente proveniente de uma indústria de polpa de fruta para utilizá-lo como substrato na produção de pectinases por meio da fermentação em estado sólido (FES) utilizando o micro-organismo Aspergillus niger CCT 0916 como agente da fermentação.
2. MATERIAL E MÉTODOS
2.1 Material
A matéria-prima utilizada neste trabalho foi o resíduo da goiaba com semente, oriundo de uma indústria de produção de polpa de fruta localizada na cidade de Campina Grande, estado da Paraíba.
2.2 Método
Preparação do resíduo seco com semente da goiaba: O resíduo foi lavado com água de abastecimento, em seguida foi colocado em água clorada a 25%, enxaguado com água corrente e pesado em balança semi-analítica. Após a pesagem foi colocado em estufa com circulação forçada de ar a temperatura de 55±2°C até peso constante. O resíduo seco foi triturado em moinho de facas, para obtenção da granulometria adequada ao processo de fermentação em estado sólido. Fez-se uma homogeneização de todo o resíduo e o submeteu a técnica de quarteamento. Depois do quarteamento retirou-se 100 g para a realização da caracterização físico-química e o restante do resíduo seco foi armazenado em recipiente de vidro hermeticamente fechado à temperatura ambiente.
Caracterização físico-química do resíduo seco com semente da goiaba: As análises físico- químicas realizadas foram: granulometria, massa específica aparente, massa específica real, pH, cinzas, teor de água, sólidos solúveis totais (°Brix), açúcares redutores (AR), e pectina.
Processo Fermentativo: Este processo ocorreu utilizando as melhores condições descritas por Santiago (2012) as quais foram: teor de água inicial do meio de 50% e concentração de nitrogênio de 1%, quando trabalhou com o resíduo seco da casca da goiaba como substrato na fermentação em estado sólido (FES) e o micro-organismo Aspergillus níger CCT 0916 modificado como agente da fermentação.
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
3.1 Caracterização físico-química do resíduo seco com semente da goiaba
A Tabela 1 exibe os resultados das análises físico-químicas do resíduo seco com semente da goiaba.
Tabela 1 - Caracterização físico-química do resíduo seco com semente da goiaba
O teor de água encontrado no resíduo seco foi de 10,04%, proporcionado boa estabilidade física e química, podendo ser armazenado em temperatura ambiente sem que haja riscos de desenvolvimento de fungos e produção de micotoxinas durante o período de realização da pesquisa.
Sobrinho (2014) avaliou as propriedades nutricionais e funcionais dos resíduos de abacaxi, acerola e cajá e encontrou teores de água de 8,99%, 8,29% e 7,76% respectivamente, entretanto Santiago (2012), trabalhando com o resíduo seco da casca da goiaba encontrou um teor de água de 12,36%.
O teor de cinzas obtido foi de 3,01%,valor bem próximo do encontrado por Santiago (2012), 3,89 % quando avaliou o resíduo seco da casca da goiaba e bem maior do que o encontrado por Santos (2011), 1,38% quando analisou a composição química apenas da semente da goiaba.
O teor de pectina encontrado foi de 9,95% corroborando com Santiago (2012) o qual encontrou 9,92 %, utilizando como resíduo seco apenas a casca da goiaba. Este teor de pectina encontrado é bastante promissor na produção das pectinases, pois atuará como indutor na produção destas.
O pH é um parâmetro que influencia diretamente no processo de fermentação em estado sólido, visto que o crescimento do micro-organismo depende do valor inicial do pH do meio. Segundo Franco (1999) para o micro-organismo utilizado, Aspergillus níger, o valor ótimo do pH do meio é
entre 3,0 e 6,0, portanto o pH 3,52 encontrado está dentro dos valores requerido por tal micro- organismo. Motta et al. (2015) determinaram o pH da goiaba e encontraram valores entre 3,76 e 4,04.
O valor obtido tanto para a massa específica aparente, 0,65g/mL, quanto para a massa específica real, 1,42 g/ mL, evidencia que o resíduo não tende a compactar-se, gerando espaços vazios entre suas partículas e favorecendo na respiração e metabolismo dos micro-organismos.
Em relação à distribuição granulométrica, Figura 1, observa-se que a maioria das partículas do resíduo seco com semente da goiaba possui tamanho que varia entre 20 e 35 mesh, ou seja, apresentam dimensões variando entre 0,840 mm e 0,425 mm, podendo assim ser utilizado no processo de fermentação em estado sólido, já que as partículas maiores propiciam um maior espaço interpartículas, reduzindo o rendimento da absorção dos nutrientes pelos micro-organismos (PANDEY, 2001).
Figura 1 - Distribuição granulométrica do resíduo seco com semente da goiaba
3.2 Processo Fermentativo
A Figura 2 exibe o acompanhamento cinético da produção da pectinase, do consumo de açúcares redutores e o monitoramento dos parâmetros que influenciam na FES, umidade e pH.
Figura 2– Acompanhamento cinético do processo de produção da pectinase obtida do resíduo seco da goiaba nas condições de teor de água 50% e nitrogênio 1%
O pH do meio manteve-se praticamente constante durante todo o processo fermentativo. Em relação ao teor de água houve um aumento, que provavelmente resulta de algumas reações metabólicas que ocorreram durante o processo fermentativo.
A concentração inicial dos açúcares redutores foi de 19% caindo para 1% no final do processo coincidindo com o menor valor da atividade poligalacturonásica que foi de 1,52 U/g. Nesse ponto o micro-organismo já havia consumido todos os açúcares presentes deixando o meio escasso de nutrientes, e com isso impossibilitando o seu crescimento e consequentemente a produção da enzima.
Observa-se que a maior atividade poligalacturonásica foi de 5,39 U/g em 30 horas de cultivo inferior ao valor encontrado por Santiago (2012), 12,64 U/g, quando trabalhou com o resíduo seco da casca da goiaba no mesmo período de tempo. Esta diferença pode ser atribuída devido ao fato do citado autor ter trabalhado apenas com a casca da goiaba, enquanto que neste trabalho utilizou-se o resíduo com a semente, a qual pode ter substâncias que inibiram a produção da referida enzima.
Santos et al. (2014) avaliaram a influência da umidade e proporção da mistura de resíduos, casca de coco verde e sabugo de milho, na síntese das enzimas pectinase e poligalactunorase, por meio da fermentação em estado sólido, e alcançaram atividade enzimática para pectinase de 13,76 U/g e de 45,08 U/g para a poligalactunorase.
Oliveira (2013) trabalhou com o resíduo seco da manga como substrato na produção da enzima poligalacturonase por meio da fermentação no estado sólido, utilizando o micro-organismo Aspergillus níger como agente fermentador e obteve no final do processo uma produção máxima de 7,66 U/g em 43 horas de fermentação.
4. CONCLUSÃO
O resíduo seco com semente da goiaba pode ser considerado viável para ser utilizado como substrato na fermentação no estado sólido para produção de enzimas pectinases, já que este apresentou condições favoráveis à adaptação do fungo, Aspergillus níger, e níveis de pectina e açúcares propícios para o seu crescimento.
O maior valor da atividade poligalacturonásica obtida foi atingido com teor de água inicial do meio de cultivo de 50% (b.u), atividade de água de 0,76 e concentração de sulfato de amônio de 1,0%.
O pico de atividade foi de 5,39 U/g em 30 horas de fermentação.
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