As enzimas pectinolíticas são produzidas principalmente por fungos filamentosos, tanto em processo submerso (FSm) quanto em estado sólido (FES). Os FES, quando comparados aos Fsm, apresentam a vantagem da simplicidade dos equipamentos utilizados, baixa energia empregada, além de a recuperação do produto ser facilitada. Por outro lado, o controle de parâmetros como a umidade e o pH e a transferência de massa e de calor são significativamente dificultados em meio sólido. Diversos tipos de reatores são empregados em processos em estado sólido: reatores de coluna, tambor rotativo e bandeja. Neste último, a desvantagem, em escala industrial, é que grandes áreas são requeridas visto que camadas de meio pouco espessas são utilizadas a fim de permitir a difusão de oxigênio e de calor formado durante o processo. Neste trabalho, objetivou-se avaliar a influência de diferentes espessuras de meio sobre a produção de exo-poligalacturonase (Exo-PG), enzima pertencente ao complexo pectinolítico, por Aspergillus niger, em reator de bandeja.

Os ensaios foram realizados em reator cilíndrico, em PVC, com 100mm de diâmetro e 300mm de altura, com perfurações laterais para a tomada de temperatura no decorrer do processo. Na parte inferior do reator foi colocada uma tela de nylon, para suportar o meio de cultivo e permitir que as superfícies inferior e superior mantivessem contato com o ambiente externo. As extremidades do reator foram vedadas com manta de algodão e gaze. A. niger T0005/007 foi cultivado, a 30°C, em estufa úmida, em meio com farelo de trigo, glicose, pectina e sais nutrientes, nas espessuras de 2, 5, 8, 11 e 14cm, com umidade inicial de 63%. O crescimento microbiano foi estimado a partir de dados de balanço de oxigênio, obtidos com eletrodo polarográfico conectado a oxímetro. O caldo para análise da enzima e de açúcares redutores (AR) foi obtido a partir de 5,4g de massa úmida em 15mL de água destilada pH 4,0, sob agitação recíproca, por 30 min. A atividade de exo-PG foi medida pela liberação de grupos redutores, em reação de ácido poligalacturônico 0,25% (p/v) com o extrato, por 30 minutos, a 35ºC. Uma unidade (U) de exo-PG foi definida como a quantidade de enzima que libera 1µmol de ácido galacturônico, por minuto. A concentração de AR e de açúcares redutores totais (ART) foi quantificada por DNS. A umidade foi medida pela secagem de 1g de meio, a 105ºC, até massa constante. Esta massa seca foi, também, utilizada para a determinação do pH, após ser posta em contato com 10mL de água deionizada.

O perfil do crescimento microbiano mostrou-se semelhante para 5, 8, 11 e 14cm, com máximos valores de biomassa de 109, 121, 100 e 122mg por grama de massa seca (mg/gms), em 72, 92, 96 e 96 horas, respectivamente. Para 2cm, o crescimento máximo foi observado em 41h (112mg/gms), seguido de declínio. A umidade do meio de cultivo manteve-se em torno de 63%, para 5, 8, 11 e 14cm, durante todo o processo, enquanto, para 2cm, foi medida em 45% com 72h. A produção de exo-PG apresentou cinética associada ao crescimento microbiano para 5, 8, 11 e 14cm, atingindo máxima atividade em 72h para 5 e 11cm (97,2 e 95,0U/gms), em 84h para 8cm (115U/gms) e, para 14cm, em 96h (96,2U/gms). Como resposta do intenso metabolismo microbiano, observou-se um leve decréscimo no pH, em 36 horas, em todas as condições, seguido de aumento gradual, para valores aproximados de 5,6, coincidindo com o período em que máxima atividade enzimática foi alcançada. Máximas temperaturas do meio de cultivo, cerca de 50ºC, foram observadas nos ensaios de 8, 11 e 14cm, e pouco inferiores para 2 e 5cm, 42,6 e 47,7ºC, respectivamente, em 36h.

Os dados obtidos permitem concluir que a espessura de meio de cultivo afeta a secreção de exo-poligalacturonase de A. niger. Nas condições testadas, espessuras de leito superiores a 8cm afetam negativamente a produção da enzima, possivelmente em razão de limitações difusionais. Com 2cm de espessura de meio, atividades inferiores foram obtidas, provavelmente em razão do esgotamento de nutrientes e/ou ressecamento do meio. Os resultados deste trabalho indicam que há uma forte influência das características do suporte - densidade aparente e porosidade, por exemplo – devendo, portanto, serem feitas novas avliações para diferentes formulações de meio.