La interdisciplinariedad

A Figura 4.4 mostra a influência da composição do meio de FES na qualidade do extrato enzimático bruto, atividade do fungo expressa em termos de produção enzimática de celulase (atividade em FPase) e geração de proteínas no extrato enzimático para as situações que se utilizou a mistura farelo de arroz e bagaço de cana após explosão a vapor em baixa severidade (BBS). O tempo de FES foi de 60 horas, a extração da enzima foi realizada com solução de Tween 80 1% em água (ST) e na fermentação alcoólica foi utilizado com substrato sólido BBS e tempo de fermentação de 48 h. Os melhores resultados de produção de etanol e atividade em FPase pelo uso de extrato enzimático bruto de fermentação sólida foram para os meios com concentração de bagaço de 40 (MPE4) e 20% p/p (MPE5), respectivamente.

No meio constituído de 100% de bagaço, a concentração de etanol foi menor, que nos meios com misturas de proporções de bagaço e farelo de arroz, indicando que o microrganismo precisa de outras fontes de carbono para ativar a produção das enzimas. Este fato pode ser explicado parcialmente pela dificuldade de degradação da celulose mesmo por fungos produtores de complexos de celulase e pela maior concentração de fatores à tóxicos nas situações com uso de maior teor de bagaço (o bagaço tem composição complexa associada ao tratamento térmico por explosão de vapor). O farelo de arroz tem elevado teor protéico, fornecendo uma quantidade de nitrogênio orgânico adequada ao crescimento do microrganismo.

Também pode ser observado que a concentração de proteínas e a atividade em celulase FPase (U/g) no extrato enzimático podem ser utilizadas como indicativo da atividade biológica do fungo. Ensaios com teor de bagaço superior a 50% sugerem que o Mucor racemosus Fresenius tem capacidade de crescer em meio rico em celulose e representa um microrganismo que merece ser investigado em relação a sua capacidade de gerar bioprodutos e complexos enzimáticos associados ao seu crescimento em meio com celulose. Ensaios complementares com a concentração de 50 e 30% de bagaço mostraram que a produção de etanol foi inferior a obtida com 40%, portanto para os demais experimentos foi selecionado para a FES o meio com 40% de BBS e 60% de farelo de arroz, MPE4 (Figura 4.5), onde foi obtido 6,5 g/L de etanol.

Figura 4.4 – Influência do teor de bagaço tratado a explosão a vapor nas características do EEB produzidos por FES com Mucor racemosus Fresenius. Os substratos sólidos

foram: 100 (MPE1), 80 (MPE2), 60 (MPE3), 40 (MPE4), 20 (MPE5) e 0% (p/p) (MPE6) de porcentagem de BBS para uma mistura de BBS e farelo de arroz.

Figura 4.5 – Fermentação em Estado sólido com meio com MPE4 (40% de BBS e 60% de farelo de arroz) e M. racemosus Fresenius.

Delabona et al. (2012) avaliaram complexos enzimáticos brutos, produzidos por cepa de Aspergillus fumigatus selecionada da floresta Amazônica e cultivado com diferentes resíduos agroindustriais (farelo de trigo, bagaço de cana, farelo de soja e casca de laranja) como substrato para FES. Produções mais elevadas de enzima foram obtidas quando o farelo de trigo e mistura de bagaço de cana e farelo de trigo (1:1) foram usados como substrato. A atividade máxima, 5,0 FPU g-1 de FPase, ocorreu após 96 h de incubação.

A Figura 4.6 mostra o efeito do tempo da FES na concentração de proteína, na concentração de célula em massa seca e na concentração de ART do caldo da FES e na produção de etanol por FA. A extração do extrato enzimático bruto foi realizada com solução de Tween 80 1% em água (ST) e na FA foi utilizado com substrato sólido BBS e tempo de fermentação de 48 horas.

Os resultados mostram que no tempo de 72 horas a produção de etanol foi máxima. Este fato pode estar relacionado à produção de maior quantidade de enzima que pode atuar no substrato e proporcionar maior disponibilidade de açúcares redutores para a Saccharomyces cerevisiae na produção de etanol. Este comportamento era esperado, pois as enzimas são fundamentais para a hidrólise da biomassa presente e a disponibilização de açúcar que a levedura é capaz de utilizar para a produção de etanol. Nota-se que na contagem de esporos que a quantidade inicial de esporos era de 1,3x106

esporos/mL e que após 60 horas a quantidade de esporos manteve-se estável na ordem de 108 esporos/mL até o final do processo. Nota-se que o açúcar redutor foi maior no início do processo e diminuiu mais sensivelmente até 60 horas. Este comportamento pode estar relacionado ao consumo de açúcar redutor durante o crescimento dos microrganismos. Com estes resultados selecionou-se o tempo de 72 horas para a produção do EEB.

Figura 4.6 – Efeito do tempo da fermentação sólida na concentração de proteína, célula e ART do caldo da FES e na produção de etanol por FA. Para FES utilizou-se MB4 e

para a produção de etanol MFA3.

Lever, Ho e Cord-Ruwisch (2010) estudaram um método simplificado de produção de celulase utilizando FES em palha de trigo e Trichoderma reesei em vez de preparações de enzimas comerciais e a melhor atividade em celulase, 0,75 e 1,2 FPU/gDS, foi obtida entre 10 e 14 dias de FES. No estudo de Sukumaran et. al. ( 2009) celulases de Trichoderma reesei Rut C30 e Aspergillus niger MTCC 7956 produzidas em biomassas de bagaço de cana, palha de arroz e aguapé obtiveram os melhores resultados com 96h de FES para celulase e 72h para - glicosidase ( 1,14 e 13,65 FPU/mL, respectivamente). Bigelow e Wyman (2002) avaliaram a produção de celulase por Trichoderma reesei Rut C30 e bagaços agroindustriais pretratados com água quente, obtendo atividade enzimática de aproximadamente 0,8 e 1,2 FPU/mL para 120 e 200 horas de produção.