Obtenção de nanofibras via hidrólise enzimática de polpa de eucalipto por celulases de Aspergillus niger e produção de biomassa extracelular por fungo isolado de cacau

Abstract

A biotecnologia é o conjunto de conhecimentos e técnicas que permite a utilização de seres vivos como parte integrante e ativa do processo de produção industrial e serviços. Os micro-organismos, incluindo os fungos filamentosos são amplamente utilizados na produção de enzimas e de biomassa microbiana, dentre outros, com ampla aplicação na indústria farmacêutica e de alimentos. Uma utilização inovadora é usar as enzimas fúngicas para degradar celulose de fibras vegetais e produzir nanofibras. Estas nanofibras são cristais de alta perfeição, que tem como características alta rigidez, excelente tensão de ruptura e alto grau de cristalinidade, podendo ser utilizados para melhorar as propriedades mecânicas dos filmes biodegradáveis. Neste contexto, os objetivos deste trabalho foram produzir e caracterizar novos bioprodutos, com enfoque na extração de celulases do Aspergillus niger para produção de nanofibras de celulose visando incorporá-las à nanobiocompósitos, e na biomassa extracelular obtida por fermentação submersa com fungo isolado do fruto de cacau com morte descendente. Foi selecionado o extrato enzimático bruto que apresentou melhor atividade, produzido por fermentação de bagaço de cana (7 dias, 35°C, pH 6,0) por Aspergillus niger, resultando em uma atividade específica de 12,18 U/ μg de proteínas. No entanto, o extrato enzimático apresentou condições ótimas de atividade em pH 5,0 a 30°C que foram usadas na hidrólise enzimática da polpa de celulose de eucalipto em diferentes condições. As nanofibras de celulose que apresentaram maior percentual de aumento da cristalinidade foi NFC2 (nanofibras produzidas com 90% de enzima por 120 min) com índice de cristalinidade (IC) de 75,58%. Os nanobiocompósitos contendo nanofibras de polpa de eucalipto apresentaram propriedades mecânicas melhoradas, quando comparadas a referência (filme sem incorporação de nanofibras). As nanofibras juntamente com o plastificante, foram responsáveis por aumentar em até 61% o módulo de Young dos nanobiocompósitos (F6, Filmes com nanofibras submetidas a pré-tratamento ácido diluído, 1%/15 min e hidrólise enzimática), em relação à referência, devido à rigidez destas nanopartículas. O fungo isolado do cacau foi identificado como Lasidioplodia theobromae e na fermentação de diferentes fontes de carbono produziu duas frações, uma precipitável em etanol e a outra separada por ultracentrifugação, que mostraram ser excelentes fontes de carboidratos (30,16 e 37,96%), proteínas (19,88 e 29,45%) e lipídios (11,07 e 28,79%). A composição de monômeros da fração polissacarídica, obtida por CLAE-IR, mostrou tratar-se de glucomananas. As nanofibras de celulose de polpa de eucalipto obtidas por hidrólise com celulases de Aspergillus niger, os nanobiocompósitos reforçados mecanicamente com estas nanofibras são alternativas viáveis de processo e produtos menos poluentes, e as frações do exopolímero obtido por fermentação com Lasidioplodia theobromae, são novos bioprodutos que podem ser destinados a uma grande variedade de aplicações biotecnológicas.