PRODUCTION AND CHARACTERIZATION OF CELLULOLYTIC ENZYMES BY ASPERGILLUS NIGER AND RHIZOPUS SP. BY SOLID STATE FERMENTATION OF PRICKLY PEAR

English. ABSTRACT: Prickly palm cactus husk was used as a solid-state fermentation support substrate for the production of cellulolytic enzymes using Aspergillus niger and Rhizopus sp. A Box-Behnken design was used to evaluate the effects of water activity, fermentation time and temperature on endoglucanase and total cellulase production. Response Surface Methodology showed that optimum conditions for endoglucanase production were achieved at after 70.35 h of fermentation at 29.56°C and a water activity of 0.875 for Aspergillus niger and after 68.12 h at 30.41°C for Rhizopus sp. Optimum conditions for total cellulase production were achieved after 74.27 h of fermentation at 31.22°C for Aspergillus niger and after 72.48 h and 27.86°C for Rhizopus sp. Water activity had a significant effect on Aspergillus niger endoglucanase production only. In industrial applications, enzymatic characterization is important for optimizing variables such as temperature and pH. In this study we showed that endoglucanase and total cellulase had a high level of thermostability and pH stability in all the enzymatic extracts. Enzymatic deactivation kinetic experiments indicated that the enzymes remained active after the freezing of the crude extract. Based on the results, bioconversion of cactus is an excellent alternative for the production of thermostable enzymes.

Portuguese. RESUMO: Palma forrageira foi usada como fonte de nutrientes para a produção de enzimas celulolíticas durante a fermentação em estado sólido com auxílio dos fungos filamentosos Aspergillus niger e Rhizopus sp. Os efeitos da ativiade de água, do tempo de fermentação e da temperatura sobre a produção enzimática foram determinados segundo o protocolo padrão de Delineamento Box-Behnken. A condição ideal para produção das enzimas endoglucanase pelo fungo Aspergillus niger foi 70,35 h de fermentação, atividade de água de 0,875 e temperatura de 29,56 ° C enquanto que para o fungo Rhizopus sp. foi 68,12 h e 30,41 ° C. Entretanto, a celulase total produzida pelo fungo Rhizopus sp. foi otimizada em 74,27 h de fermentação e temperatura de 31,22 ° C e para o fungo Aspergillus niger foi 72,48 h e 27,86 ° C. A atividade de água só tinha uma influência significativa sobre a endoglucanase para Aspergillus niger. A alta estabilidade dos extratos enzimáticos em diferentes tepenraturas e pH's foram confirmadas após caracterização enzimática, indicando viabilidade em aplicações industriais. Os ensaios de desativação cinética indicaram que essas enzimas permaneceram ativas após o congelamento do extrato bruto. Com base nos resultados, utilizar a palma forrageira com matéria prima em bioprocessos é uma alternativa excelente para a produção de enzimas termoestaveis.