Otimização da produção de proteases ácidas por aspergillus awamori NRRL 3112 em cultivo descontínuo

Abstract

RESUMO: Dentre as enzimas existentes, as proteases possuem grande importância mundial, podendo ser utilizadas em diversos ramos industriais, como indústria alimentícia e farmacêutica. Tais enzimas, classificadas como hidrolases, são capazes de hidrolisar ligações peptídicas, sendo consideradas como proteases ácidas quando possuem melhor atuação com pH na faixa de 2,0-6,0. Esta pesquisa tem como objetivo otimizar a síntese de proteases ácidas por cultivo submerso de Aspergillus awamori NRRL 3112. A partir da pesquisa realizada na dissertação, foram obtidos resultados exploratórios da síntese proteolítica com amido de milho pré-hidrolisado em cultivo com Aspergillus awamori NRRL 3112, que serviram de base para a otimização proposta. Foram avaliadas diferentes fontes de nitrogênio e realizada uma abordagem estatística por meio de planejamento fatorial fracionado, considerando variáveis como concentrações de substrato, fosfato, presença de íons de ferro, agitação, temperatura e pH. A melhor fonte de nitrogênio testada foi a peptona de carne suplementada com fosfato. A análise estatística apontou a temperatura como variável significativa para a atividade de protease em 48 horas de cultivo, e a agitação como fator determinante nas condições de 72 e 96 horas. O ensaio que apresentou maior atividade de protease (6875 U/L) e melhor produtividade (PP = 68,49 U/L·h) foi o ensaio 10 (pH=5,0; T=28 ºC; ART=10 g/L; peptona= 20 g/L; Fe++=1,5 mM; 200 rpm; fosfato= 6 umol). A enzima obtida foi ainda aplicada na hidrólise de proteínas, atingindo grau de hidrólise de 33%, e na coagulação do leite bovino, com atividade coagulante de 2,15 UAC/mL.

ABSTRACT: Among the existing enzymes, proteases hold great worldwide importance, as they can be used in various industrial sectors, such as the food and pharmaceutical industries. These enzymes, classified as hydrolases, are capable of hydrolyzing peptide bonds and are considered acid proteases when they exhibit optimal activity within a pH range of 2.0-6.0. This research aims to optimize the synthesis of acid proteases through submerged cultivation of Aspergillus awamori NRRL 3112. Based on the study conducted in the dissertation, exploratory results were obtained on proteolytic synthesis using pre-hydrolyzed corn starch in cultures with Aspergillus awamori NRRL 3112, which served as the basis for the proposed optimization. Different nitrogen sources were evaluated, and a statistical approach was performed using fractional factorial design, considering variables such as substrate and phosphate concentrations, presence of iron ions, agitation, temperature, and pH. The best nitrogen source tested was meat peptone supplemented with phosphate. Statistical analysis indicated temperature as a significant variable for protease activity at 48 hours of cultivation, and agitation as a key factor at 72 and 96 hours. The assay that showed the highest protease activity (6875 U/L) and the best productivity (PP = 68.49 U/L·h) was assay 10 (pH=5,0; T=28 ºC; ART=10 g/L; peptona= 20 g/L; Fe++=1,5 mM; 200 rpm; fosfato= 6 umol). The obtained enzyme was also applied in protein hydrolysis, achieving a hydrolysis degree of 33%, and in bovine milk coagulation, with a coagulant activity of 2.15 UAC/mL.