Este trabalho teve como objetivos avaliar as condições de cultivo para a produção de lipase e acúmulo de lipídio pela levedura Candida viswanathii utilizando diferentes fontes de carbono e nitrogênio em condições submersas, imobilizar a lipase e avaliar o seu potencial em reação de hidrólise de gordura de frango em biorreator tipo cesto. Os cultivos submersos em condições limitantes de nitrogênio com diferentes fontes de lipídios puros ou complexos mostraram que C. viswanathii acumulou 44% de lipídio intracelular em trioleína e 39% em azeite de oliva utilizando extrato de levedura como fonte de nitrogênio. Nestas condições, a produção de lipase foi 26,78 U/ml em azeite de oliva e 23,6 U/ml em trioleína. O nitrato de amônio inibiu a produção de lipase em 48% em trioleína e 69% em azeite de oliva. Além disso, a análise dos ácidos graxos revelou predominância de ácido oleico (C18:1), em proporções de 69,31, 60,69 e 68,84%, para azeite de oliva, glicose e azeite/glicose, respectivamente. Quanto à imobilização, estudou-se a influência do diâmetro da esfera e da concentração de alginato, obtendo-se o melhor diâmetro de 2 mm e concentração de 2% de alginato, com atividade enzimática de 13,42 U/g e 28 U/g, respectivamente. Utilizou-se alginato de sódio em sua forma convencional e modificado com glutaraldeído, álcool polivinílico e carboximetilcelulose, sendo que o alginato na forma convencional foi o que apresentou melhores resultados, obtendo-se 28,6 U/g e mais de 50% de atividade após 15 ciclos de reuso. A caracterização da lipase livre e encapsulada de C. viswanathii revelou temperatura ótima de atividade de 35 ºC para a enzima encapsulada e na faixa de 40 – 45 ºC para a lipase livre sobre a hidrólise do p-NPP. Sobre a hidrólise de gordura de frango, tanto enzima livre quanto encapsulada apresentaram temperatura ótima de atividade à 40 ºC. Quanto à estabilidade térmica, a enzima livre apresentou boa estabilidade até 12h de incubação nas temperaturas de 30 e 40 ºC. Já a enzima encapsulada mostrou-se estável em até 72 horas de incubação nas mesmas temperaturas. A enzima livre apresentou aumento de atividade na presença de NH4Cl e CaCl2 (117,50% e 111,25%, respectivamente). Já a lipase encapsulada apresentou aumento na atividade com todos os íons analisados, sendo CaCl2 (152,94%), NH4Cl (145,88%), BaCl2 (144,12%) e NaCl (138,24%). Em relação à hidrólise, observou-se que tanto a enzima livre como encapsulada apresentaram maior atividade hidrolítica após 96 horas de incubação, em que a enzima encapsulada obteve 34,66% de hidrólise e a enzima livre obteve 17,91% de hidrólise. Assim, a levedura Candida viswanathii mostrou-se eficiente tanto para o acúmulo de lipídio, quanto para a produção de lipase nas condições estabelecidas. Além disso, a enzima encapsulada apresentou boa estabilidade e potencial para aplicação na hidrólise de gordura de frango. / The aim of this work was to evaluate the culture conditions for lipase production and lipid accumulation by yeast Candida viswanathii using different carbon sources and nitrogen under submerged conditions; and to immobilize the lipase produced in alginate and to evaluate its potential for poultry fat hydrolysis in basket type bioreactor. Submerged cultures under nitrogen-limiting conditions with different sources of pure or complex lipids showed that C. viswanathii accumulated 44% intracellular lipid in triolein and 39% in olive oil using yeast extract as a source of nitrogen. Under these conditions, lipase production was 26.78 U/ml using olive oil and 23,6 U/ml with triolein. Ammonium nitrate inhibited lipase production in 48% with triolein and 69% wiht olive oil. In addition, analysis of fatty acids showed a predominance of oleic acid (C18:1), in proportions of 69.31, 60.69 and 68.84%, for olive oil, glucose and olive oil/glucose, respectively. The influence of drop diameter and alginate concentration was studied, obtaining the best 2 mm diameter and 2% alginate concentration, with enzymatic activity of 13.42 U/g and 28.0 U/g , respectively. Sodium alginate was used in its conventional form and modified with glutaraldehyde, polyvinyl alcohol and carboxymethylcellulose, and the alginate in the conventional form gave the best results, obtaining 28.6 U/g and more than 50% activity after 15 cycles of reuse. The free and encapsulated lipase characterization of C. viswanathii revealed an optimal activity temperature of 35 °C for the encapsulated enzyme and in the 40-45 °C range for free lipase on the hydrolysis of p-NPP. On the hydrolysis of poultry fat, both free and encapsulated enzyme presented optimum temperature of activity at 40 ºC. As for thermal stability, the free enzyme presented good stability up to 12 h of incubation at temperatures of 30 and 40 ºC. The encapsulated enzyme was stable in up to 72 hours of incubation at the same temperatures. The free enzyme showed increased activity in the presence of NH4Cl and CaCl2 (117.50% and 111.25%, respectively). In addition, the encapsulated lipase presented increased activity with all the ions analyzed, being CaCl2 (152.94%), NH4Cl (145.88%), BaCl2 (144.12%) and NaCl (138.24%). In relation to the hydrolysis, it was observed that both the free and encapsulated enzyme presented higher hydrolytic activity after 96 hours of incubation, in which the encapsulated enzyme obtained 34.66% hydrolysis and the free enzyme obtained 17.91% hydrolysis. Thus, yeast Candida viswanathii proved to be efficient both for lipid accumulation and for lipase production under the established conditions. In addition, the encapsulated enzyme presented good stability and potential for application in poultry fat hydrolysis.

Yarrowia lipolytica é uma levedura estritamente aeróbia e oleaginosa, pertencente ao filo Ascomycota. Atualmente é uma das espécies de levedura não convencional mais estudadas para aplicações biotecnológicas. Se comparada a outras leveduras, como Saccharomyces cerevisiae, observam-se notáveis distinções relacionadas a sua fisiologia, genética e filogenia. É conhecida sua capacidade de excretar altas quantidades de ácidos orgânicos (ácidos cítrico, isocítrico, cetoglutárico e pirúvico) e de secretar diferentes enzimas (lipases, proteases etc.), permitindo a degradação de diferentes substratos, incluindo os de caráter hidrofóbico. O presente trabalho teve como objetivo implementar técnicas de cultivo em meio sólido ou líquido para a levedura Yarrowia lipolytica IMUFRJ 50682, que permitissem avaliar sua capacidade em utilizar diferentes fontes de carbono, além de calcular os principais parâmetros da fisiologia celular, como velocidades específicas e fatores de conversão. Nos cultivos em meio sólido, verificou-se que esta levedura apresenta fraco ou nenhum crescimento nas fontes de carbono sacarose, xilose, citrato e acetato. Além disto, observou-se que a tiamina é fator de crescimento essencial ao desenvolvimento desta levedura quando cultivada em glicose e glicerol. Verificou-se também que esta linhagem apresenta maior tolerância ao NaCl, se comparada à linhagem Y. lipolytica W29 (tradicionalmente empregada nos estudos acadêmicos). Nos cultivos em meio líquido, foi estabelecida uma composição de meio de cultivo totalmente definido, que permitiu o crescimento desta levedura com velocidade específica máxima de 0,35 h-1 em glicose e 0,46 h-1 em glicerol, como únicas fontes de carbono. Nestes cultivos, os fatores de conversão de substrato a células, durante a fase exponencial de crescimento, foram 0,32 g de massa seca de células/g glicose e 0,48 g de massa seca de células/g glicerol. Durante os cultivos em meio líquido, que foram realizados a 28 oC e 200 rotações por minuto em incubador rotativo, empregando frascos do tipo erlenmeyer com deflectores, fechados com algodão e um quinto do volume ocupado com meio líquido e 2,5 g.l-1 iniciais da fonte de carbono, não foi observada a formação de nenhum metabólito extracelular, o que é indicativo de um metabolismo energético puramente respiratório. Nestas condições, usando-se ureia como fonte de nitrogênio, o pH permaneceu estável do início ao final dos cultivos. Observou-se também que a levedura estudada não é capaz de crescer em pH menor que 2,0. / Yarrowia lipolytica is a dimorphic, strictly aerobic and oleaginous yeast belonging to the phylum Ascomycota. It is currently one of the non-conventional yeast species most studied for biotechnological applications. If compared to other yeasts, such as S. cerevisiae, notable distinctions are observable related to its physiology, genetics and phylogeny. It is well known for its ability to secrete high quantities of organic acids (citric acid, isocitric acid, ketoglutaric acid and pyruvic acid) and innate ability to secrete various enzymes (lipases, proteases etc.), which allows the species to degrade different substrates, including hydrophobic ones. The present work aimed at the implementation of cultivation techniques in solid or liquid media for the yeast Yarrowia lipolytica IMUFRJ 50682, enabling to assess its ability to assimilate different carbon sources, and to calculates the main parameters of cellular physiology, such as specific growth rate and specific yields. In solid media assays, it was found that Yarrowia lipolytica IMUFRJ 50682 presents a weak to almost null growth when sucrose, xylose, citrate and acetate are used as sole carbon sources. Furthermore, it was observed that thiamine is an essential growth factor for the proper assimilation of the carbon sources glucose and glycerol. Response towards osmotic stress was assessed in complex solid media, in which the strain Yarrowia lipolytica IMUFRJ 50682 exhibited higher halotolerance, up to 1,0 M NaCl, if compared to the other strain Yarrowia lipolytica W29 (traditionally employed in academic studies). A defined liquid medium composition was adapted, enabling the assessment of the specific growth rates for both strains, of which Yarrowia lipolytica IMUFRJ 50682 exhibited specific growth rates of 0.35 h-1 on glucose and 0.46 h-1 on glycerol, when used individually as sole carbon sources. On those assays, the substrate to biomass yields, during the exponential growth phase, was 0.32 g cell dry weight/g glucose and 0.48 g cell dry weight/g glycerol. During the cultivations in liquid medium, which were carried out in thermostatted orbital shaker incubator at 200 rpm and 28 oC, employing baffled cotton capped erlenmeyer flasks with a fifth of its volume occupied with the growth medium and 2.5 g.l-1 of the carbon source of choice, it was not observed any extracellular metabolic formation, indicating a pure respiratory metabolism. The addition of urea as nitrogen source was crucial at maintaining a stable pH during the whole cultivations. It was also observed that the studied yeast strains are not capable of growing at a pH lower than 2.0.

Yarrowia lipolytica é uma levedura estritamente aeróbia e oleaginosa, pertencente ao filo Ascomycota. Atualmente é uma das espécies de levedura não convencional mais estudadas para aplicações biotecnológicas. Se comparada a outras leveduras, como Saccharomyces cerevisiae, observam-se notáveis distinções relacionadas a sua fisiologia, genética e filogenia. É conhecida sua capacidade de excretar altas quantidades de ácidos orgânicos (ácidos cítrico, isocítrico, cetoglutárico e pirúvico) e de secretar diferentes enzimas (lipases, proteases etc.), permitindo a degradação de diferentes substratos, incluindo os de caráter hidrofóbico. O presente trabalho teve como objetivo implementar técnicas de cultivo em meio sólido ou líquido para a levedura Yarrowia lipolytica IMUFRJ 50682, que permitissem avaliar sua capacidade em utilizar diferentes fontes de carbono, além de calcular os principais parâmetros da fisiologia celular, como velocidades específicas e fatores de conversão. Nos cultivos em meio sólido, verificou-se que esta levedura apresenta fraco ou nenhum crescimento nas fontes de carbono sacarose, xilose, citrato e acetato. Além disto, observou-se que a tiamina é fator de crescimento essencial ao desenvolvimento desta levedura quando cultivada em glicose e glicerol. Verificou-se também que esta linhagem apresenta maior tolerância ao NaCl, se comparada à linhagem Y. lipolytica W29 (tradicionalmente empregada nos estudos acadêmicos). Nos cultivos em meio líquido, foi estabelecida uma composição de meio de cultivo totalmente definido, que permitiu o crescimento desta levedura com velocidade específica máxima de 0,35 h-1 em glicose e 0,46 h-1 em glicerol, como únicas fontes de carbono. Nestes cultivos, os fatores de conversão de substrato a células, durante a fase exponencial de crescimento, foram 0,32 g de massa seca de células/g glicose e 0,48 g de massa seca de células/g glicerol. Durante os cultivos em meio líquido, que foram realizados a 28 oC e 200 rotações por minuto em incubador rotativo, empregando frascos do tipo erlenmeyer com deflectores, fechados com algodão e um quinto do volume ocupado com meio líquido e 2,5 g.l-1 iniciais da fonte de carbono, não foi observada a formação de nenhum metabólito extracelular, o que é indicativo de um metabolismo energético puramente respiratório. Nestas condições, usando-se ureia como fonte de nitrogênio, o pH permaneceu estável do início ao final dos cultivos. Observou-se também que a levedura estudada não é capaz de crescer em pH menor que 2,0. / Yarrowia lipolytica is a dimorphic, strictly aerobic and oleaginous yeast belonging to the phylum Ascomycota. It is currently one of the non-conventional yeast species most studied for biotechnological applications. If compared to other yeasts, such as S. cerevisiae, notable distinctions are observable related to its physiology, genetics and phylogeny. It is well known for its ability to secrete high quantities of organic acids (citric acid, isocitric acid, ketoglutaric acid and pyruvic acid) and innate ability to secrete various enzymes (lipases, proteases etc.), which allows the species to degrade different substrates, including hydrophobic ones. The present work aimed at the implementation of cultivation techniques in solid or liquid media for the yeast Yarrowia lipolytica IMUFRJ 50682, enabling to assess its ability to assimilate different carbon sources, and to calculates the main parameters of cellular physiology, such as specific growth rate and specific yields. In solid media assays, it was found that Yarrowia lipolytica IMUFRJ 50682 presents a weak to almost null growth when sucrose, xylose, citrate and acetate are used as sole carbon sources. Furthermore, it was observed that thiamine is an essential growth factor for the proper assimilation of the carbon sources glucose and glycerol. Response towards osmotic stress was assessed in complex solid media, in which the strain Yarrowia lipolytica IMUFRJ 50682 exhibited higher halotolerance, up to 1,0 M NaCl, if compared to the other strain Yarrowia lipolytica W29 (traditionally employed in academic studies). A defined liquid medium composition was adapted, enabling the assessment of the specific growth rates for both strains, of which Yarrowia lipolytica IMUFRJ 50682 exhibited specific growth rates of 0.35 h-1 on glucose and 0.46 h-1 on glycerol, when used individually as sole carbon sources. On those assays, the substrate to biomass yields, during the exponential growth phase, was 0.32 g cell dry weight/g glucose and 0.48 g cell dry weight/g glycerol. During the cultivations in liquid medium, which were carried out in thermostatted orbital shaker incubator at 200 rpm and 28 oC, employing baffled cotton capped erlenmeyer flasks with a fifth of its volume occupied with the growth medium and 2.5 g.l-1 of the carbon source of choice, it was not observed any extracellular metabolic formation, indicating a pure respiratory metabolism. The addition of urea as nitrogen source was crucial at maintaining a stable pH during the whole cultivations. It was also observed that the studied yeast strains are not capable of growing at a pH lower than 2.0.