Production and recovery of xylanases by Aspergillus niger for its potential application in oil seed pretreatment in biodiesel industry

Abstract

Resumo: O biodiesel é uma alternativa ao uso de diesel fóssil, não tóxico e menos poluente. A produção de biodiesel ocorre com o uso de óleos extraídos de sementes oleaginosas, como soja, colza e palmeira. A extração de óleos de sementes oleaginosas é uma etapa economicamente importante na produção de biodiesel. A extração aquosa assistida por enzimas (EAAE) tem ganho importância como uma alternativa para extração de óleo, usado na indústria de biodiesel. As enzimas comerciais aplicadas para este fim são xilanases, celulases e outras hemicelulases; as xilanases catalisam a hidrólise das hemiceluloses, o segundo composto mais importante da parede celular das sementes oleaginosas. Por outro lado, o Brasil é um país no qual a indústria agrícola desempenha um papel importante na economia, gerando uma grande quantidade de resíduos com potencial para a produção de hemicelulases. O objetivo deste trabalho foi otimizar a produção de xilanases, utilizando diferentes resíduos agroindustriais brasileiros para futura formulação e aplicação no pré-tratamento de extração de sementes oleaginosas, na indústria do biodiesel. Este trabalho foi dividido em duas partes; o primeiro tem a revisão bibliográfica focada na produção e uso de enzimas hemicelulolíticas como ferramenta potencial no prétratamento de oleaginosas, para o aprimoramento da extração de óleo em processos de produção de biodiesel. A segunda contém os ensaios experimentais para otimização da produção e recuperação da xilanase produzidas por Aspergillus niger. De acordo com os resultados, um eficiente processo de produção de xilanase foi desenvolvido por Aspergillus niger LPB BC em SmF usando resíduos agroindustriais (bagaço de cana e farelo de soja) também foram identificados 2 tipos diferentes de xilanases: beta-xilanase de 27 kDa e uma endo-1,4-beta xilanase parcial de 15 kDa. Perspectivas promissoras são vistas para este processo, que será continuado com a análise de escalonamento da produção da enzima e definição de uma mistura enzimática para hidrólise eficiente de sementes oleaginosas

Abstract: Biodiesel is an alternative to the use of diesel fossil, non-toxic and less pollutant. The production of biodiesel occurs with the use of oils, extracted from oleaginous seeds such as soybean, rapeseed and palm fruit. The extraction of oils from oilseeds leads to an important economic step in the production of biodiesel. Enzyme-assisted aqueous extraction (EAAE) is gaining importance as an alternative for extraction of used oil in biodiesel industry. The commercial enzymes applied to this purpose are xylanases, cellulases and other hemicellulases; the xylanases catalyze the hydrolysis of hemicelluloses, the second most important compound of the cell wall of oleaginous seeds. On the other hand, Brazil is a country in which the agricultural industry plays a great role in the economy, generating a large amount of waste that has potential for the production of hemicellulases. This work's objective was the optimization of xylanases production, using different Brazilian agro-industrial waste for future formulation and application in the pretreatment of oil seed extraction, in the biodiesel industry. This work was divided in two parts; the first has the bibliographic review focused on the production and use of hemicellulolytic enzymes as a potential tool in oilseed pretreatment for oil extraction enhancement in biodiesel production processes. The second part content the experiment assays for the production optimization and recovery of xylanase by Aspergillus niger. According to the results, an efficient xylanase production process was developed by Aspergillus niger LPB BC in SmF using agro-industrial waste (sugarcane bagasse and soybean meal) also were identification 2 types different xylanases: beta-xylanase of 27 kDa and partial endo-1,4 - beta xylanase of 15 kDa. Promising perspectives are viewed for this process, which will be continued with the analysis of scale-up of the enzyme production and define an enzymatic blend for efficient enzymatic hydrolysis of oleaginous seed.