Orientador: Roberto da Silva / Banca: Maria de Lourdes T.M. Polizeli / Banca: Adalberto Pessoa Júnior / Banca: Rubens Monti / Banca: Mauricio Boscolo / Resumo: Neste trabalho as ß-glicosidases produzidas pelos microrganismos Thermoascus aurantiacus e Aureobasidium pullulans foram purificadas, caracterizadas termodinamicamente, físico-quimicamente e aplicadas em terpenos e isoflavonas. O processo de purificação da enzima do T. aurantiacus apresentou rendimento final de 63,6% e fator de purificação de 46,3 vezes. Após a purificação da enzima do A. pullulans, esta apresentou fator de purificação de 35,5 vezes e rendimento de 19%. A ß-glicosidase do T. aurantiacus apresentou atividade ótima em pH 4,5 a temperatura de 75ºC. Esta manteve-se estável na faixa de pH 4,5 a 6,5 e reteve sua atividade original após 1 hora a 70ºC. A enzima purificada do A. pullulans apresentou maior atividade catalítica nos valores de pH 4,0-4,5 a temperatura de 80ºC. A mesma foi estável em ampla faixa de pH 4,0 a 9,5, e, reteve sua atividade original após 1 hora a 75ºC. A maior termoestabilidade, da enzima produzida pelo microrganismo mesofílico, A. pullulans, foi comprovada pela análise dos parâmetros termodinâmicos. A ß-glicosidase do T. aurantiacus apresentou valores menores de t(1/2), ∆G, ∆H e Ea em todas as temperaturas analisadas. As duas enzimas foram fortemente inibidas por Hg+2 e Ag+, sugerindo que o grupo tiol (SH) é essencial para atividade das mesmas. O pNPßG foi utilizado para a determinação dos parâmetros cinéticos, os valores de Km e Vmax obtidos foram 0,53 mM e 590,8 μmol/ min/mg de proteína para a enzima do T. aurantiacus, e, 0,93 mM e 29,9 μmol/ min/mg de proteína para a enzima do A. pullulans. A presença de etanol no meio de reação ativou a ß-glicosidase do T. aurantiacus, indicando atividade glicosil transferase, o mesmo não foi observado para enzima do A. pullulans. As duas ß-glicosidases atuaram em diferentes substratos glicosídicos, inclusive sobre terpenos e isoflavonas, o que confirma a ampla especificidade das enzimas. / Abstract: In this work, ß-glucosidases produced by the microorganisms Thermoascus aurantiacus and Aureobasidium pullulans were purified, thermodynamically and physical-chemically characterized and applied on terpenes and isoflavones. Purification process of the enzyme from T. aurantiacus exhibited final yield of 63.6% and purification factor of 46.3 -fold. Purification process of the enzyme from A. pullulans resulted in 19% yield and purification factor of 35.5-fold. ßglucosidase from T. aurantiacus exhibited optimum activity at pH 4.5 and at temperature of 75ºC. It remained stable at pH range of 4.5 to 6.5 and maintained its original activity after 1 hour at 70ºC. Purified enzyme from A. pullulans exhibited a higher catalytic activity in pH values of 4.0-4.5 at an optimum temperature of 80ºC. It was stable over a wide pH range, from 4.0 to 9.5, and, maintained its original activity after 1 hour at 75ºC. The higher thermal stability of the enzyme produced by the mesophilic microorganism, A. pullulans, was confirmed by analysis of the thermodynamic parameters. ß-glucosidase from T. aurantiacus exhibited lower values for t(1/2), ∆G, ∆H and Ea in all temperatures tested. Both enzymes were strongly inhibited by Hg+2 and Ag+, suggesting that a thiol group (SH) is essential for their activities. pNPßG was used for the kinetic parameters determination and the values for Km and Vmax were 0.53 mM and 590.8 μmol/ min/mg of protein for the enzyme from T. aurantiacus, and, 0.93 mM and 29.9 μmol/ min/mg of protein for the enzyme from A. pullulans. The presence of ethanol in the reaction mixture activated the ß-glucosidase from T. aurantiacus, indicating glucosil transferase activity, which was not observed for the enzyme from A. pullulans. Both ß-glucosidases exhibited activity on different glucosidic substrates, including terpenes and isoflavones, confirming the broad specificity of the enzymes. / Doutor

Orientador: Sandra Regina Pombeiro Sponchiado / Co-orientador: Rubens Monti / Banca: Heloiza Ferreira Alves do Prado / Banca: Luis Henrique Souza Guimarães / Banca: Sarita Candida Rabelo / Banca: Sandra Helena Cruz / Resumo: Não disponível. / Abstract: Not available. / Doutor

Orientador: Heloiza Ferreira Alves do Prado / Coorientador: Gessí Ceccon / Banca: Ana Maria Rodrigues Cassiolato / Banca: Rodrigo Arroyo Garcia / Resumo: Bactérias e fungos são os organismos mais ativos na decomposição de compostos orgânicos no solo, afetando diretamente a disponibilidade de nutrientes para as plantas e as propriedades químicas e físicas dos solos. O solo ecossistema complexo e dinâmico, com transformações microbianas e reações químicas que podem ser alteradas sempre que nesse ecossistema ocorrer alguma interferência. Dessa forma, o manejo do solo e das culturas pode alterar o substrato, favorecer ou inibir diferentes grupos microbianos. Assim, o trabalho foi realizado com o objetivo de avaliar a microbiota local, fungos e bactérias do solo em sistemas de produção de grãos em Dourados-MS em Latossolo Vermelho Distroférrico textura argilosa Os tratamentos foram constituídos pelos seguintes cultivos de outono-inverno 1) milho solteiro (Zea mays), 2) milho consorciado com Brachiaria ruziziensis, 3) Brachiaria ruziziensis solteira e 4) feijão caupi (Vigna unguiculata) e soja no verão nos anos agrícolas de 2011 e 2012. As coletas do solo foram realizadas durante a fase de enchimento de grãos das espécies na entrelinha das culturas. Utilizados procedimentos clássicos para a quantificação microbiana e determinação das atividades amilásicas e celulásicas do solo. A comunidade bacteriana do solo tende a se desenvolver melhor quando as condições climáticas, principalmente umidade, são favoráveis, com destaque para maior numero de unidades formadoras de colônias no feijão caupi em 2011 e no verão para a soja em sucessão ao consórcio e os fungos em condições de seca A diferença observada entre as comunidades microbianas esta relacionada a sucessão das culturas e a influência do efeito rizosferico das culturas. A comunidade bacteriana se relaciona a atividade amilolítica com a degradação do amido e a fungica para a celulose. Devido às poucas... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Bacteria and fungi are the most active organisms in the decomposition of organic compounds in the soil, directly affecting the availability of nutrients for plants and chemicals and physical soils properties. The soil complex and dynamic ecosystem with chemical reactions and microbial transformations that can be changed whenever some interference occurs in this ecosystem. Thus, the management of soil and crops can change the substrate, favor or inhibit different microbial groups. This study was to evaluate the microbiota, fungi and soil bacteria in grain production systems in Dourados-MS in a Distroferric Red Latosol The treatments consisted of the following crops of autumn-winter 1) corn (Zea mays), 2) maize intercropped with Brachiaria ruziziensis, 3) Brachiaria ruziziensis and 4) cowpea (Vigna unguiculata) and soybean in summer in the years 2011 and 2012. The soil samples were taken during the grain filling of species between rows of crops. Classical procedures used for the determination and quantification of microbial activities and amylase cellulase soil. The soil bacterial community tends to develop better climate conditions, especially moisture, favorable, especially for larger number of colony forming units in cowpea in 2011 and in the summer for the soybean crop to the intercroop and fungi in drought conditions The difference between microbial communities is related to the succession of cultures and the influence of crop rhizosphere effect. The bacterial community relates to amylase activity with starch degradation and fungal for cellulose. Due to limited information on the microbiota in this region... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-02-25Bitstream added on 2014-06-13T19:59:35Z : No. of bitstreams: 1 fonseca_ic_me_ilha.pdf: 349171 bytes, checksum: 7f4e128b5b7da75ad5793a1ef2b84dda (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Bactérias e fungos são os organismos mais ativos na decomposição de compostos orgânicos no solo, afetando diretamente a disponibilidade de nutrientes para as plantas e as propriedades químicas e físicas dos solos. O solo ecossistema complexo e dinâmico, com transformações microbianas e reações químicas que podem ser alteradas sempre que nesse ecossistema ocorrer alguma interferência. Dessa forma, o manejo do solo e das culturas pode alterar o substrato, favorecer ou inibir diferentes grupos microbianos. Assim, o trabalho foi realizado com o objetivo de avaliar a microbiota local, fungos e bactérias do solo em sistemas de produção de grãos em Dourados-MS em Latossolo Vermelho Distroférrico textura argilosa Os tratamentos foram constituídos pelos seguintes cultivos de outono-inverno 1) milho solteiro (Zea mays), 2) milho consorciado com Brachiaria ruziziensis, 3) Brachiaria ruziziensis solteira e 4) feijão caupi (Vigna unguiculata) e soja no verão nos anos agrícolas de 2011 e 2012. As coletas do solo foram realizadas durante a fase de enchimento de grãos das espécies na entrelinha das culturas. Utilizados procedimentos clássicos para a quantificação microbiana e determinação das atividades amilásicas e celulásicas do solo. A comunidade bacteriana do solo tende a se desenvolver melhor quando as condições climáticas, principalmente umidade, são favoráveis, com destaque para maior numero de unidades formadoras de colônias no feijão caupi em 2011 e no verão para a soja em sucessão ao consórcio e os fungos em condições de seca A diferença observada entre as comunidades microbianas esta relacionada a sucessão das culturas e a influência do efeito rizosferico das culturas. A comunidade bacteriana se relaciona a atividade amilolítica com a degradação do amido e a fungica para a celulose. Devido às poucas... / Bacteria and fungi are the most active organisms in the decomposition of organic compounds in the soil, directly affecting the availability of nutrients for plants and chemicals and physical soils properties. The soil complex and dynamic ecosystem with chemical reactions and microbial transformations that can be changed whenever some interference occurs in this ecosystem. Thus, the management of soil and crops can change the substrate, favor or inhibit different microbial groups. This study was to evaluate the microbiota, fungi and soil bacteria in grain production systems in Dourados-MS in a Distroferric Red Latosol The treatments consisted of the following crops of autumn-winter 1) corn (Zea mays), 2) maize intercropped with Brachiaria ruziziensis, 3) Brachiaria ruziziensis and 4) cowpea (Vigna unguiculata) and soybean in summer in the years 2011 and 2012. The soil samples were taken during the grain filling of species between rows of crops. Classical procedures used for the determination and quantification of microbial activities and amylase cellulase soil. The soil bacterial community tends to develop better climate conditions, especially moisture, favorable, especially for larger number of colony forming units in cowpea in 2011 and in the summer for the soybean crop to the intercroop and fungi in drought conditions The difference between microbial communities is related to the succession of cultures and the influence of crop rhizosphere effect. The bacterial community relates to amylase activity with starch degradation and fungal for cellulose. Due to limited information on the microbiota in this region... (Complete abstract click electronic access below)

Orientador: Eliana Gertrudes de Macedo Lemos / Banca: Janete Aparecida Desidério / Banca: Tiago Santana Balbuena / Banca: André Ricardo de Lima Damásio / Banca: Igor Polikarpov / Resumo: O clone metagenômico B5pl37 (inserto de 23 Kb) foi obtido por meio de uma prospecção por PCR para o conjunto gênico de "Policetídeos Sintases tipo II" (PKSII) em uma biblioteca cosmidial de amostra de solo de bosque de eucaliptos (S.E.). As PKSII são responsáveis pela produção de inúmeras moléculas bioativas, dentre os quais se destacam os antibióticos policetídicos. Parte da sequência do inserto (cobertura de 27-43%) apresentou similaridade de 77-78% com bactérias da família Streptomycetaceae (ferramenta BlastN, Genbank). Além da PKS II, a anotação gênica permitiu identificar genes relacionados à degradação de compostos lignocelulósicos importantes para a produção de combustíveis de segunda geração (2G): uma β- glicosidase, uma celulase e uma "Multicopper oxidase" (MCO). Considerando a importância industrial destes genes, este trabalho teve como objetivo a caracterização in silico e in vitro/vivo dos mesmos. As análises in silico auxiliaram a identificar a arquitetura do sítio ativo (modelo de estrutura proteica obtida por homologia) e famílias enzimáticas (com base em agrupamentos fenéticos com sequências de enzimas de atividade conhecida). Quanto às análises in vitro/vivo, foram realizados experimentos de expressão em vetor pET28a em Escherichia coli para as enzimas celulase (linhagens de E.coli BL21; C41 e Artics) e β-glicosidase (E.coli BL21), enquanto o gene MCO foi submetido à síntese in vitro para um estudo posterior. Foi feita a caracterização cinética da β-glicosidase (melhor rendimento na expressão e purificação), que obteve os parâmetros catalíticos: Vmax de 0,79 μM/min; km de 0,46 mM.. Os respectivos valores de temperatura e pH ótimos para a enzima foram 37°C e pH7-7,5; e a enzima foi capaz de manter uma atividade acima de 80% para uma faixa de pH 6,5-8,0 e temperatura 35- 40°C. Com relação à PKSII, foram iniciados os processos preparatórios para a... / Abstract: The Clone metagenomic B5pl37 (insert of 23kb length) was obtained by a PCR prospect for gene set "Polyketide Synthases type II" (PKSII) in a library cosmidial eucalyptus grove soil sample (SE). The PKSII are responsible for producing many bioactive molecules, among which the antibiotics were noticeable. Part of the sequence of the insert (27-43% coverage) showed similarity of 77-78% with bacteria Streptomycetaceae family (BLASTN tool, Genbank). In PKS II gene annotation was possible to identify genes related to the degradation of lignocellulosic important compounds for the production of second generation biofuel (2G): A β-glucosidase, a cellulose and a Multicopper oxidase (MCO). Considering the industrial importance of these genes, this study aimed to characterize in silico and in vitro /in vivo thereof. The in silico analyzes helped identify the architecture of the active site (protein structure obtained by homology) and enzyme families (based on phenetic groups with sequences of known enzyme activity). The in vitro / vivo experiments were performed in pET28a expression vector in Escherichia coli for cellulase (E. coli strains BL21; Artics and C41) and β-glucosidase (E. coli BL21), while the gene MCO in vitro synthesis for a subsequent study it was submitted. We had done the kinetic characterization of β- glucosidase (best performance in the expression and purification), which obtained the catalytic parameters: Vmax 0.79 uM / min; km from 0.46 mM. The respective temperature and the pH optimum for the enzyme was 37 ° C and pH7-7,5; and the enzyme was able to maintain an activity above 80% at a pH of 6.5-8.0 and temperature range 35-40 ° C. With respect to PKSII, the preparatory processes have been started to insert the expression in the same host specialized for expression of Streptomyces coelicolor antibiotic M1152 (courtesy of Juan P. Gomez-Escribano, John Innes Centre, Norwich, UK). Cosmidial exchange vector was carried out ... / Doutor

Orientadora: Daniela Alonso Bocchini / Coorientadora: kelly Johana Dussan Medina / Banca: Rubens Monti / Banca: Jonas Contiero / Resumo: Celulases microbianas têm sido empregadas na sacarificação de materiais lignocelulósicos para a obtenção de glicose, visando a produção de etanol celulósico. Entretanto, o custo dessas enzimas encarece o processo, e por isso a produção das mesmas a partir de fungos filamentosos cultivados em materiais lignocelulósicos, substratos de baixo custo, amplamente disponíveis e indutores da síntese enzimática, torna-se uma boa opção. Neste trabalho, com o objetivo de melhorar a produção de celulases através de metodologias de planejamento de experimentos, foram utilizados dois fungos endofíticos, cultivados por fermentação submersa (FSbm), usando como substratos o farelo de soja e a palha de cana de açúcar pré-tratada hidrotermicamente, cedida pela empresa GranBio, em cultivos isolados e co-cultivos, agitados. As atividades máximas obtidas nos extratos enzimáticos produzidos por planejamento experimental foram de 3,77 U/mL e 3,66 U/mL de endoglucanase, e 18,8 U/mL e 17,5 U/mL de β-glicosidase, no co-cultivo dos fungos Botryosphaeria sp. AM01 e Saccharicola sp. EJC04, e no cultivo isolado de Botryosphaeria sp. AM01, respectivamente. As condições ótimas de atividade das enzimas endoglucanase e β-glicosidase do melhor extrato foram pH 5,5 e 60 ºC. Estas enzimas foram estáveis quando incubadas por 24 horas em pH 5,0 e 5,5, e menos de 20% da atividade de ambas foi perdida entre 35 e 55 ºC. Os ensaios de inibição por glicose mostraram que a β-glicosidase tem sua atividade reduzida proporci... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Microbial cellulases have been used in the saccharification of lignocellulosic materials to obtain glucose, aiming to produce cellulosic ethanol. However, the cost of these enzymes makes the process expensive, so their production from filamentous fungi grown in lignocellulosic materials, low-cost and widely available substrates and inducers of enzymatic synthesis, is a good option. In order to improve cellulase production through experiment planning methodologies, two endophytic fungi, were cultivated by submerged fermentation (FSbm). Soybean meal and hydrothermally pretreated sugarcane straw, provided by GranBio, were used as substrate, in agitated isolated cultures and co-cultivations. The maximal activities obtained in the enzymatic extracts produced by the experimental design were 3.77 U/mL and 3.66 U/mL endoglucanase and 18.8 U/mL and 17.5 U/mL β-glycosidase in the co-cultivation of the fungi Botryosphaeria sp. AM01 and Saccharicola sp. EJC04, and in the isolated cultivation of Botryosphaeria sp. AM01, respectively.. The optimal activity conditions of the endoglucanase and β-glucosidase enzymes from the best selected extract were pH 5.5 and 60 ° C. These enzymes were stable when incubated for 24 hours at pH 5.0 and 5.5, and less than 20% of the activity of both of them was lost at 35-55 °C. The glucose-inhibition assays showed that β-glucosidase activity was reduced proportionally to the supply of this sugar, but even with the maximum amount of glucose supply (12 mmol/L)... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

O Penicillium echinulatwn linhagem 9A02Sl é um fungo filamentoso que apresenta um sistema celulolítico com potencial para aplicaqão em processos de degradação de materiais lignocelulósicos para produção de etanol. O crescente interesse nesse combustível e a abundância de materiais lignocelulósicos que podem ser usados como matéria-prima fez aumentar o interesse no estudo de celulases. Neste estudo, a linhagem 9A02Sl de Penicillium echinulatum foi cultivada em cultivos submersos em frascos mantidos sob agitação recíproca, com variações quanto às fontes de carbono. Além de crescimento, foram avaliadas as produções de celulases, ~-glicosidases e xilanases e a expressão das enzimas através ale zimogramas em géis de poliacrilamida para detemlinação da massa molecular. Observou-se que o crescimento micelial provocou a redução do pH do meio de cultivo, e que não está relacionado a produção de enzimas. A celulose apresentou-se como indutora para todas as enzimas analisadas. A carboximetilcelulose mostrou-se uma eficiente fonte de carbono para a produção de atividade sobre papel filtro, endoglicanases e xilanases, apesar do baixo crescimento micelial. Celobiose, glicerol e glicose estimularam a produção de ~glicosidases. Uma banda de atividade endoglicanêlsica de 74 kDa foi detectada nos zimogramas de todos os caldos enzimáticas obtidos na presença d1e diferentes fontes de carbono, sugerindo esta seja uma enzima constitutiva. A expressão da ~-glicosidase oconeu ao fmal do cultivo (5° e 6° dias), sendo que em todos os cultivos avaliados houve a expressão de uma banda de 220 kDa, indicando tratar-se de uma enzima constitutiva. A expressão de outras bandas com diferentes massas moleculares sugerem que diferentes genes, fotmats multiméricas ou modificações pós-traducionais estão envolvidos no perfil destas enzimas em Peni'cillium echinulatum. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, CNPq / The st:rain of Penicillium echinulatum 9A02Sl is a filamentous fungus that presents a cellulolytic system with potential application in processes of degradation of lignocellulosic materiais for ethanol production. The growing interest in fhel and the abundance of lignocellulosic materiais that can be used as raw material has inc:reased the interest in cellulases. In this study, the strain P echinulatum 9A02Sl was grown in submerged cultivation in agitated flasks in presence of different carbon sources. In addition to growth, it was evaluated the production of cellula.ses, Pglucosidases and xylanases, and enzyme expres:sion in activity polyacrylamide gels in order to detemlinate the molecular ma.ss. The mycelial growth decreased pH o f the medium and this fact was not related to enzyme production. The cellulose was an inducer for all the enzymes ana.lyzed. The carboximetilcellulose was found to be an effi[cient carbon source for production o f filter paper a.ctivity, endogluca.nases and xylanases, despite the low mycelial growth. Cellobiose, glycerol and glucose stimulated the production of P-glucosidases. An endoglucanase band of 74 kDa was detected in zymograms o f all enzyme broths obtained in the presence o f different carbon sources, suggesting it is a constitutive enzyme. The expression of P-glucosidase occuned at the end of cultivation (5 and 6 days), and in all medium that was evaluated was observed a 250 kDa band, indica.ting that this is a. constitutive enzyme. The expression of other bands with different molecular mass suggest that different genes, multimeric fonns or post-translational modifications are involved in the expression ofthese enzymes in P echinulatum.

Complexos celulolíticos possuem aplicações principalmente nas indústrias alimentícia, do vestuário e do papel; entretanto, seu uso de maior potencial é a hidrólise da celulose, componente dos resíduos lignocelulósicos, visando à produção do etanol. Dentre os microorganismos produtores de celulases, destacam-se os mutantes do gênero Trichoderma, que são os mais estudados e utilizados industrialmente. Mutantes de Penicillium echinulatum também estão entre os micro-organismos atualmente estudados para a produção de celulases. Neste trabalho, são apresentados dados de produção de celulases por P. echinulatum em cultivos submersos em frascos agitados e em biorreatores com agitação mecânica e airlift de circulação interna, na presença de celulose e sorbitol. A caracterização do meio e o tempo de adição do indutor e fontes de carbono também foram estudados, inicialmente, em frascos sob agitação recíproca. As condições que apresentaram os melhores resultados em frascos foram testadas em biorreatores com agitação mecânica e airlift. Estudaram-se condições hidrodinâmicas, como velocidade de fluxo e aeração em biorreator airlift para a otimização da produção de celulases, bem como composições de meios em biorreator com agitação mecânica, onde o oxigênio dissolvido foi mantido em níveis mínimos de 20% da saturação. Como indicadores de avaliação, foram realizadas análises enzimáticas de FPA (atividade sobre papel filtro), β-glicosidase, endoglicanase e xilanase; concentração de biomassa; consumo da fonte de carbono e variação do pH. Os resultados obtidos em frascos sob agitação mostraram que sorbitol, ao ser empregado como substituto parcial da celulose, apresenta vantagem na produção enzimática e na reologia do cultivo. Também, constatou-se que o tempo de adição da celulose influencia a produção enzimática em cultivos submersos e que a lactose, associada ao sorbitol, promove maiores títulos enzimáticos. Em relação ao uso dos biorreatores, verificaram-se melhores resultados em airlift para o meio contendo 0,25% (m/v) de sorbitol e 0,75% (m/v) de celulose, quando comparado ao biorreator com agitação mecânica. Ensaios com alimentação em três estágios não apresentaram resultados relevantes quanto à produção enzimática e à produtividade volumétrica. Testes iniciados com sorbitol e alimentados com celulose apresentaram melhores resultados com relação aos realizados em regime de batelada. Ensaios iniciados com 0,25% (m/v) de sorbitol apresentaram maior produtividade volumétrica quando comparados aos iniciados com 1% (m/v). Constatou-se que a celulose pode ser substituída, também, por uma fonte de carbono insolúvel, de baixo custo e de fácil obtenção, o bagaço de cana de açúcar. Em frascos sob agitação, a atividade de celulases e xilanases em cultivos com bagaço apresentaram atividade similar a cultivos contendo celulose cristalina. / Cellulolytic enzymes have many uses, particularly in the food, textile, and paper industries. However, their major potential use is in the hydrolysis of cellulose a component of lignocellulosic residues for ethanol fuel production. Among the cellulase-producing microorganisms, mutants of the Trichoderma genus are the most studied and most widely used in the industry. Penicillium echinulatum mutants are also among those microorganisms currently being studied for cellulase production. The present study provides data on cellulase production by P. echinulatum in submerged culture in flasks under agitation and in stirred tank and internal circulation airlift bioreactors, in the presence of cellulose and sorbitol. Medium composition and supplementation timing of inducers and carbon sources, initially for flasks under agitation, were also studied. Assay conditions showing the best results in flasks were tested in bioreactors with mechanical agitation and airlift. Hydrodynamic conditions, such as flow speed and aeration in airlift bioreactor for cellulase production optimization, as well as medium formulations in bioreactor with mechanical agitation, with oxygen maintained at a minimum 20% saturation level, were studied. Enzymatic analyses of FPA (filter paper activity), β-glucosidase, endogluconase, and xylanase; biomass concentration; carbon source consumption; and pH variation were used as evaluation indicators. Results obtained in flasks under agitation showed that sorbitol might be used as a partial substitute of cellulose, in favor of enzymatic production and cultivation rheology. It was further observed that cellulose supplementation influences the enzymatic production in submerged cultures, and that lactose in association with sorbitol produces higher enzymatic titers. With regard to bioreactors, the best results were obtained with the airlift bioreactor for a medium containing 0.25% (w/v) sorbitol and 0.75% (w/v) cellulose, when compared to the bioreactor with mechanical agitation. Assays with 3-phase supplementation did not show any relevant results with regard to enzymatic production and volumetric productivity. Assays initiated with sorbitol and supplemented with cellulose showed better results when compared to those conducted in the batch-production model. Assays initiated with 0.25% (w/v) sorbitol showed higher volumetric productivity compared to those initiated with 1% (w/v) sorbitol. It was found that cellulose might be replaced by sugar cane bagasse, a low-cost and readily available source of insoluble carbon.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

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