Influência da aeração na produção de hormônio vegetal (ácido giberélico) utilizando resíduos da agroindústria do café por fermentação no estado sólido

Abstract

O ácido giberélico (GA3) é um importante hormônio regulador do crescimento das plantas, com grande demanda no setor agrícola. Seu custo de produção por fermentação submersa é alto, principalmente pelo baixo rendimento e extração difícil. Estudos têm sido feitos com o objetivo de diminuir custos de produção, seja por seleção de cepas, otimização das condições de cultura, desenvolvimento de diferentes processos fermentativos, minimização dos custos de extração e fermentação no estado sólido (FES). De fato, de acordo com a Patente Industrial no. 525-8, depositada por Soccol et al., a mistura de casca de café e bagaço de mandioca é uma alternativa viável para a produção de GA3 por FES, levando a maiores conversões do que com fermentação submersa. O objetivo do presente trabalho foi a comparação de dois sistemas fermentativos (frascos erlenmeyer e biorreatores tipo coluna com aeração forçada) para a produção de ácido giberélico utilizando parâmetros semelhantes de fermentação: microrganismo Gibberella fujikuroi LPB–06, substrato misto contendo casca de café e bagaço de mandioca (7:3, peso seco), temperatura de 29 ºC, pH de 5,0, umidade de 77% e solução salina constituída por 30 mg de FeSO4 e 10 mg de (NH4)2SO4 /100 ml H2O. A extração do ácido giberélico foi feita com tampão fosfato pH 8,0, e sua quantificação foi feita por cromatografia líquida de alta pressão. Foi comprovado que o sistema com aeração mostra-se mais eficiente, chegando a uma produção de 746 mg GA3/kg substrato, cerca de 35% maior que o sistema sem aeração.

Gibberellic acid (GA3) is an important plant growth regulator and due to its demand in agriculture sector is of economic importance for the industries. Although this has been conventionally produced by submerged fermentation, its cost of production is high, mainly due to low yields and extensive downstream processing. Attempts have been made to decrease its production costs using several approaches, such as screening of the fungi, optimization of the nutrients and culture conditions, development of new processes, minimization of the cost of the extraction procedure and solid state fermentation (SSF). Indeed, according to the Brazilian Patent nº 525-8, deposited by Soccol et al, a mixed substrate of coffee husk and cassava bagasse is an alternative as substrate to produce gibberellic acid by solid state fermentation, heading higher yields then submerged fermentation. Studies were carried out comparing two different fermentative systems (erlenmeyer flasks and column bioreactor with forced aeration) for gibberellic acid production utilizing similar fermentation parameters: microbial strain of Gibberella fujikuroi LPB-06, mixed substrate with coffee husk and cassava bagasse (7:3 dry wt.), supplemented with saline solutions containing (%) 0.03 FeSO4 and 0.01 (NH4)2SO4, pH of substrate as 5.0, moisture 77% and incubation temperature as 29oC, for 7 days. The GA3 extraction was done phosphate buffer pH 8.0, and GA3 quantitation was made by high performance liquid chromatography. The aerated system was shown as more efficient, reaching a production of 746 mg GA3/kg substrate, almost 35% more than in erlenmeyer flasks.