FERMENTAÇÃO EM ESTADO SÓLIDO EM RESÍDUOS AGROINDUSTRIAIS PARA A PRODUÇÃO DE ENZIMAS: UMA REVISÃO SISTEMÁTICA

Autores

  • Priscila Souza dos Santos Universidade Federal da Bahia
  • Lucas Santos Solidade Universidade Federal da Bahia
  • Juliana Gomes Barreto Souza Universidade Federal da Bahia
  • Gabriela Sampaio Universidade Federal da Bahia
  • Antônio Carlos Ricardo Braga Jr Universidade Federal da Bahia
  • Fábia Giovana do Val de Assis Ecosoluções-CENTEV/UFV
  • Patrícia Lopes Leal

DOI:

https://doi.org/10.18540/jcecvl4iss2pp0181-0188

Palavras-chave:

Subprodutos agroindustriais, bioprocessos, bioprodutos

Resumo

O objetivo deste trabalho foi realizar uma revisão sistemática sobre produção de enzimas microbianas sob FES em resíduos agroindustriais, a fim de identificar as principais classes de enzimas obtidas por esse processo, os resíduos mais empregados como substratos e micro-organismos utilizados como agentes da fermentação. Um total de 37 trabalhos científicos foi selecionado e formaram um banco de dados. Aproximadamente, 49% dos trabalhos foram de nacionalidade brasileira e apontaram celulase como principal enzima produzida sob FES em resíduos agroindustriais. Fungos filamentosos, especialmente a espécie Aspergillus niger, são os mais empregados como agentes biológicos, farelo de trigo e resíduos da fruticultura foram os resíduos mais estudados e tempo ideal de fermentação foi o parâmetro mais avaliado em processos de otimização. FES é uma interessante rota tecnológica para reaproveitar resíduos da agroindústria gerando produtos de alto valor agregado.

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Biografia do Autor

Priscila Souza dos Santos, Universidade Federal da Bahia

Mestradanda em Biotecnologia na Universidade Federal da Bahia

Juliana Gomes Barreto Souza, Universidade Federal da Bahia

Graduando em Biotecnologia na Universidade Federal da Bahia

Gabriela Sampaio, Universidade Federal da Bahia

Graduando em Biotecnologia na Universidade Federal da Bahia

Patrícia Lopes Leal

Professora Adjunta na Universidade Federal da Bahia

Referências

AFONSO, L.C. Produção de celulases por cultivo em estado sólido e aplicação na hidrólise de bagaço de cana-de-açúcar. 2012. 120f. Dissertação (Mestrado em Engenharia) - Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2012.
AGUIAR, C.M. Hidrólise enzimática de resíduos lignocelulósicos utilizando celulases produzidas pelo fungo Aspergillus niger. 2010. 118f Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Engenharias e Ciências Exatas, Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Toledo, 2010.
AHMED, S.A.; MOSTAFA, F.A. Utilization of orange bagasse and molokhia stalk for production of pectinase enzyme. Brazilian Journal of Chemical Engineering, v.30, n.3, p.449-456, 2013.
Brasil, Ministério do Meio Ambiente. Plano Nacional de Resíduos Sólidos. Versão Preliminar para Consulta Pública, setembro de 2011. Disponível em: http://www.mma.gov.br/estruturas/253/_publicacao/253_publicacao02022012041757.pdf. Acesso em: 09 Mai. 2016.
BANSAL, N.; TEWARI, R.; SONI, R.; SONI, S.K. Production of cellulases from Aspergillus niger NS-2 in solid state fermentation on agricultural and kitchen waste residues. Waste management, v.32, p.1341-1346, 2012.
BORGES, G.F.; TEIXEIRA, A.M.; FERREIRA, J.P. Meta-análise do efeito no sistema imunitário da suplementação de hidratos de carbono no exercício físico. Motricidade, v.8, n.2, p.83-97, 2012.
CASTRO, A.M.; CASTILHO, L.R.; FREIRE, D.M.G. Performance of a fixed-bed solid-state fermentation bioreactor with forced aeration for the production of hydrolases by Aspergillus awamori. Biochemical Engineering Journal, v.93, p.303-308, 2015.
CASTRO, A.N.; PEREIRA Jr., N. Produção, propriedades e aplicação de celulases na hidrólise de resíduos agroindustriais. Química Nova, v. 33, n.1, p.181-188, 2010.
CASTRO, R.J.S.; PINTO, G.A.S. Estudo comparativo da produção de proteases por Aspergillus oryzae em fermentação semi-sólida utilizando tortas de girassol. In: SIMPÓSIO NACIONAL DE BIOPROCESSOS, 17, 2009, Natal. Anais... Natal: Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2009.
COELHO, M.A.Z., LEITE, S.G.F.; ROSA, M.F.; FURTADO, A.A.L. Aproveitamento de Resíduos Agroindustriais: Produção de Enzimas a Partir da Casca de Coco Verde. B.CEPPA, v.19, n.1, p. 33-42, 2001.
COSTA, T.M., HERMANN, K.L., GARCIA-ROMAN, M., VALLE, R. DE C.S.C., TAVARES, L.B.B. lipase production by aspergillus niger grown in different agro-industrial wastes by solid-state fermentation. Brazilian Journal of Chemical Engineering, v. 34, n. 2, p. 419 - 427, 2017.
CRUZ, E.A.; MELO, M.C.; SANTANA, N.B.; FRANCO, M.; SANTANA, R.S.M.; SANTOS, L.S.; GONÇALVES, Z.S. Produção de alfa-Amilase por Aspergillus niger em resíduo de cascas de mandioca. Journal of Health Sciences, v.13, n.4, p.245-9, 2011.
DANTAS, E.M.; AQUINO, L.C.L. Fermentação em estado sólido de diferentes resíduos para a obtenção de lipase microbiana. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais. v.12, n.1, p.81-87, 2010.
DELABONA, P. das S.; PIROTA, R.D.P.B.; PINTO, G.A.S.; FARINAS, C.S. Produção de celulases e xilanases por duas linhagens de Trichoderma visando a aplicação na produção de etanol celulósico. In: Congresso Internacional de Bioenergia, 4, 2009, Curitiba, Anais... Curitiba: Fupef, 2009.
ERGUN, S.O., UREK, R.O. Production of ligninolytic enzymes by solid state fermentation using Pleurotus ostreatus. Annals of Agrarian Science, v. 15, p. 273-277, 2017.
GUSMÃO, R.O.; FERRAZ, L. M.; RÊGO, A. P. B; ASSIS, F. G. V.; LEAL, P.L. Produção de enzimas por Aspergillus spp. sob fermentação em estado sólido em casca de café. Scientia Plena, v.10, n.11, p. 116-202, 2014.
HANSEN, G.H.; LÜBECK, M.; FRISVAD, J.C.; LÜBECK, P.S.; ANDERSEN, B. Production of cellulolytic enzymes from ascomycetes: comparison of solid state and submerged fermentation. Process Biochemistry, v.50, n.9, p.1327-1341, 2015.
HÖLKER, U.; LENZ, J. Solid-state fermentation - are there any biotechnological advantages? Current Opinion in Microbiology, v.8, n.3, p.301-306, 2005.
KANIMOZHI, K.; NAGALAKSHMI, P.K. Xylanase production from Aspergillus niger by solid state fermentation using agricultural waste as substrate. Int. J. Curr. Microbiol. App. Sci., v.3, n.3, p.437-446, 2014.
KAPOOR, M.; NAIR, L.M.; KUHAD, R.C. Cost-effective xylanase production from free and immobilized Bacillus pumilus strain MK001 and its application in saccharification of Prosopis juliflora. Biochemical Engineering Journal, v.38, n.1, p.88-97, 2008.
KRISHNA, C. Solid-state fermentation systems - an overview. Critical Reviews in Biotechnology, v.25, n.1-2, p.1-30, 2005.
LEE, J.; PARK, I.; CHO, J. Production of extracellular ?-galactosidase by Bacillus sp. LX-1 in solid state fermentation for application as a potential feed additive. Revista Colombiana de Ciencias Pecuarias, v.27, n.3, p.194-201, 2014.
LOVATTO, P.A.; LEHNEN, C.R.; ANDRETTA, I.; CARVALHO, A.D.; HAUSCHILD, L. Meta-análise em pesquisas científicas-enfoque em metodologias. Revista Brasileira de Zootecnia, v.36, p.285-294, 2007.
MADHUMITHAH, C.G.; KRITHIGA, R.; SUNDARAM, S.; SASIKUMAR, C.S.; GUHATHAKURTA, S.; CHERIAN, K.M. Utilization of vegetable wastes for production of protease by solid state fermentation using Aspergillus niger. World Journal of Agricultural Sciences, v.7, n.5, p.550-555, 2011.
MAHALAKSHMI, N.; JAYALAKSHMI, S. Cellulase production by Aspergillus niger under solid state fermentation using agro industrial wastes. Int. J. Adv. Multidiscip. Res., v.3, n.2, p.78-83, 2016.
MOREIRA, L.R.; DE S.; FERREIRA, G.V.; SANTOS, S.S.T.; RIBEIRO, A.P.S.; SIQUEIRA, F.G.; FILHO, E.X.F. The hydrolysis of agro-industrial residues by holocellulose-degrading enzymes. Brazilian Journal of Microbiology, v.43, n.2, p.498-505, 2012.
MRUDULA, S.; ANITHARAJ, R. Pectinase production in solid state fermentation by Aspergillus niger using orange peel as substrate. Glob. J. Biotechnol. Biochem., v.6, n.2, p.64-71, 2011.
MRUDULA, S.; MURUGAMMAL, R. Production of cellulase by Aspergillus niger under submerged and solid state fermentation using coir waste as a substrate. Brazilian Journal of Microbiology, v.42, n.3, p.1119-1127, 2011.
MURTHY, P.S.; NAIDU, M.M.; SRINIVAS, P. Production of ??amylase under solid?state fermentation utilizing coffee waste. Journal of Chemical Technology and Biotechnology, v.84, n.8, p.1246-1249, 2009.
NCUBE, T.; HOWARD, R.L.; ABOTSI, E.K.; RENSBURG, E.L.J.; NCUBE, I. Jatropha curcas seed cake as substrate for production of xylanase and cellulase by Aspergillus niger FGSCA733 in solid-state fermentation. Industrial Crops and Products, v.37, n.1, p.118-123, 2012.
NOVAKI, L.; HASAN, S.D.M.; KADOWAKI, M.K.; ANDRADE, D. Produção de invertase por fermentação em estado sólido a partir de farelo de soja. Engevista, v.12, n.2, p.131-140, 2010.
NOVELLI, P.K.; BARROS, M.M.; FLEURI, L.F. Novel inexpensive fungi proteases: production by solid state fermentation and characterization. Food Chemistry, v.198, p.119-124, 2016.
PACHECO, C.S.V.; FERREIRA, A.N.; ROCHA, T.J.O.; TAVARES, I.M. DE C.; FRANCO, M. Aproveitamento da semente da jaca para a obtenção de endoglucanase a partir de Aspergillus niger por fermentação em estado sólido. Journal of Health Sciences, v.14, n.1, p.25-9, 2012.
PANDA, S.K.; MISHRA, S.S.; KAYITESI, E.; RAY, R.C. Microbial-processing of fruit and vegetable wastes for production of vital enzymes and organic acids: Biotechnology and scopes. Environmental research, v. 146, p.161-172, 2016.
PANESAR, P.S., KAUR, R., SINGLA, G., SANGWAN, R.S. Bio-processing of agro-industrial wastes for production of food-grade enzymes: progress and prospects. Appl Food Biotechnol, v. 3, n. 4, p. 208-227, 2016.
PARIS, L.D.; SCHEUFELE, F.B.; JÚNIOR, A.T.; GUERREIRO, T.L.; HASAN, S.D.M. Produção de complexos enzimáticos por A. niger a partir de soja por fermentação em estado sólido. Acta Scientiarum Technology, v.34, n.2, p.193-200, 2012.
PENHA, E. DAS M.; VIANA, L. DE A.N.; GOTTSCHALK, L.M.F.; TERZI, S. DA C.; SOUZA, E.F.; FREITAS, S.C.; SANTOS, J.DE O.; SALUM, T.F.C. Aproveitamento de resíduos da agroindústria do óleo de dendê para a produção de lipase por Aspergillus niger. Ciência Rural, v.46, n.4, p.755-761, 2016.
PIROTA, R.D.P.B.; TONELOTTO, M.; DELABONA, P. DA S.; TREMACOLDI, C.R.; FARINAS, C.S. Caracterização de fungos isolados da região Amazônica quanto ao potencial para produção das enzimas envolvidas na conversão da biomassa vegetal. Ciência Rural, v.45, n.9, p.1606-1612, 2015.
RAFATULLAH, M.; SULAIMAN, O.; HASHIM, R.; AHMAD, A. Adsorption of methylene blue on low-cost adsorbents: a review. Journal of hazardous materials, v.177, n.1, p.70-80, 2010.
RAHARDJO, Y.S.P.; TRAMPER, J.; RINZEMA, A. Modeling conversion and transport phenomena in solid state fermentation: a review and perspectives. Biotechnology Advances, v.24, p.161 179, 2006.
RAZA, F.; RAZA, N.A.; HAMEED, U.; HAQ, I.; MARYAM, I. Solid state fermentation for the production of ?-glucosidase by co-culture of Aspergillus niger and A. oryzae. Pak. J. Bot., v.43, n.1, p.75-83, 2011.
REDDY, G.P.K.; NARASIMHA, G.; KUMAR, K.D.; RAMANJANEYULU, G.; RAMYA, A.; KUMARI, B.S.S.; REDDY, B.R. Cellulase production by Aspergillus niger on different natural lignocellulosic substrates. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, v.4, n.4, p.835-845, 2015.
RODRÍGUEZ-ZÚÑIGA, U.F.; FARINAS, C.S.; NETO, V.B.; COURI, S.; CRESTANA, S. Produção de celulases por Aspergillus niger por fermentação em estado sólido. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v.46, n.8, p.912-919, 2011.
SAHA, K.; MAITY, S.; ROY, S.; PAHAN, K.; PATHAK, R.; MAJUMDAR, S.; GUPTA, S. Optimization of amylase production from B. amyloliquefaciens (MTCC 1270) using solid state fermentation. International journal of microbiology, v.2014, p.1-7, 2014.
SALIHU, A.; ABBAS, O.; SALLAU, A.B.; ALAM, M.Z. Agricultural residues for cellulolytic enzyme production by Aspergillus niger: effects of pretreatment. Biotech., v.5, n.6, p.1101-1106, 2015.
SANTOS, R.R.; MURUCI, L.N.M.; DAMASO, M.C.T.; SILVA, J.P.L.; SANTOS, L.O. Lipase production by Aspergillus niger 11T53A14 in wheat bran using experimental design methodology. Journal of Food and Nutrition Research., v.2, n.10, p.659-663, 2014.
SANTOS, T.C.; CAVALCANTI, I.S.; BONOMO, R.C.F.; SANTANA, N.B.; FRANCO, M. Optimization of productions of cellulolytic enzymes by Aspergillus niger using residue of mango a substrate. Ciência Rural, v.41, n.12, p.2210-2216, 2011.
SANTOS, T.C.; FILHO, G.A.; ROCHA, T.J.H.; FERREIRA, A.N.; DINIZ, G.A.; FRANCO, M. Produção e quantificação de celulases por meio da fermentação em estado sólido de resíduos agroindustriais. Scientia Agraria Paranaensis, v.12, n.2, p.115-123, 2013a.
SANTOS, T.C.; GOMES, D.P.P.; BONOMO, R.C.F.; FRANCO, M. Optimisation of solid state fermentation of potato peel for the production of cellulolytic enzymes. Food Chemistry, v.133, n.4, p.1299-1304, 2012.
SANTOS, T.C.; ROCHA, T.J.O.; OLIVEIRA, A.C.; FILHO, G.A.; FRANCO, M. Aspergillus niger como produtor de enzimas celuloliticas a partir farelo de cacau (Theobroma cacao). Arq. Inst. Biol., v.80, n.1, p.65-71, 2013b.
SETHI, B.K.; JANA, A.; NANDA, P.K.; MOHAPATRA, P.K.; SAHOO, S.L. Thermostable acidic protease production by Aspergillus terreus NCFT 4269.10 using chickling vetch peels. Journal of Taibah University for Science, v.10, n.4, p.571-583, 2015.
SINGHANIA, R.R.; SUKUMARAN, R.K.; PATEL, A.K.; LARROCHE, C.; PANDEY, A. Advancement and comparative profiles in the production technologies using solid?state and submerged fermentation for microbial cellulases. Enzyme and Microbial Technology, v.46, p.541?549, 2010.
SOUSA, M.S.B.; VIEIRA, L.M.; SILVA, M. DE J.M.; LIMA, A. Caracterização nutricional e compostos antioxidantes em resíduos de polpas de frutas tropicais. Ciênc. Agrotec., v.35, n.3, p.554-559, 2011.
SOUZA, F.M.; AQUINO, L.C.L. Potencial da farinha de sementes de mangaba para a produção de lipase de Aspergillus niger: Influência da temperatura e umidade no processo. Scientia Plena, v.8, n.12, p.1-5, 2012.
SOUZA, P.N. DA C.; MAIA, N. DA C.; GUIMARÃES, L.H.S.; RESENDE, M.L.V.; CARDOSO, P.G. Optimization of culture conditions for tannase production by Aspergillus sp. GM4 in solid state fermentation. Acta Scientiarum Biological Sciences, v.37, n.1, p.23-30, 2015.
SOUZA, R.L.A.; OLIVEIRA, L.S.C.; SILVA, F.L.H.; AMORIM, B.C. Caracterização da poligalacturonase produzida por fermentação semi-sólida utilizando-se resíduo do maracujá como substrato. Revista Brasileira de Engenharia Agricola e Ambiental, v.14, n.9, p.987-992, 2010.
SUGANTHI, R.; BENAZIR, J.F.; SANTHI, R.; KUMAR, V.R.; HARI, A.; MEENAKSHI, N.; NIDHIYA, K.A.; KAVITHA, G.; LAKSHMI, R. Amylase production by Aspergillus niger under solid state fermentation using agro industrial wastes. International Journal of Engineering Science and Technology, v.3, n.2, p.1756-1763, 2011.
SWAIN, M.R.; KAR, S.; RAY, R.C. Exo-polygalacturonase production by Bacillus subtilis CM5 in solid state fermentation using cassava bagasse. Brazilian Journal of Microbiology, v.40, n.3, p.636-648, 2009.
TAMANINI, C.; HAULY, M.C. DE O. Resíduos agroindustriais para produção biotecnológica de xilitol. Semina: Ciências Agrárias, v.25, n.4, p.315-330, 2004.
TAO, N.; SHI, W.; LIU, Y.; HUANG, S. Production of feed enzymes from citrus processing waste by solid?state fermentation with Eupenicillium javanicum. International Journal of Food Science & Technology, v.46, n.5, p.1073-1079, 2011.
TEPE, O.; DURSUN, A.Y. Exo-pectinase production by Bacillus pumilus using different agricultural wastes and optimizing of medium components using response surface methodology. Environmental Science and Pollution Research, v.21, n.16, p.9911-9920, 2014.
WANG, W.; YANG, S. Solid State Fermentation and Its Applications. In: Yang, S. (ed.). Bioprocessing for value-added products from renewable resources. Elsevier, 2007. cap.18, p.465-489.
WISNIEWSKI, A.C, DE ALMEIDA, M.A.L, PALMA, M.P., TAVARES, L.B.B. Produção de enzimas amilolíticas por Macrocybe titans em resíduo do processamento de cerveja. Revista Brasileira de Biociências, v.8, p.285-293, 2010.
ZEN, C.K.; SILVA, K.P.; REINEHR, C.O.; BERTOLIN, T.E.; COLLA, L. M. Introdução da síntese de lipídios e proteínas por Aspergillus niger. Revista CIATEC-UPF, v.6, n.2, p.40-47, 2014.

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Publicado

2018-07-04

Como Citar

Souza dos Santos, P., Santos Solidade, L., Gomes Barreto Souza, J., Sampaio, G., Ricardo Braga Jr, A. C., do Val de Assis, F. G., & Lopes Leal, P. (2018). FERMENTAÇÃO EM ESTADO SÓLIDO EM RESÍDUOS AGROINDUSTRIAIS PARA A PRODUÇÃO DE ENZIMAS: UMA REVISÃO SISTEMÁTICA. The Journal of Engineering and Exact Sciences, 4(2), 0181–0188. https://doi.org/10.18540/jcecvl4iss2pp0181-0188

Edição

Seção

Biotechnological Processes