Desde que o desenvolvimento tecnológico de uma matriz energética limpa e renovável se tornou estratégico para o Brasil, o conceito de biorrefinaria tem emergido como de indústria centrada na produção de biocombustíveis, com destaque ao biodiesel. Particularmente, para síntese de biodiesel por via bioquímica, são necessárias enzimas lipolíticas, que por sua vez podem ser produzidas na própria unidade industrial por fermentação em estado sólido (FES), bioprocesso que emprega subprodutos da biorrefinaria como substratos, permitindo assim uma autossuficiência da planta de processo. No entanto, dados sobre o metabolismo de fungos produtores de lipases em FES são escassos, dificultando a ampliação de escala de biorreatores.

Diante do exposto, o objetivo geral do presente projeto foi estudar a cinética de produção de lipases pelo fungo Aspergillus niger C em FES, tendo como substrato 5 g de uma mistura de farelos de trigo e de soja (1:1 m/m) adicionados de óleo de soja (4 % v/m) como indutor. O substrato foi inoculado com 10⁷ esporos/g e sua umidade foi ajustada para 50 % com solução salina. Os cultivos foram realizados a 25, 30, 35 e 40°C, tendo-se observado crescimento do fungo nas quatro condições. No entanto, restrições de circulação impostas pela pandemia de COVID-19 impossibilitaram a realização das análises dos extratos oriundos dos dois últimos cultivos. Amostras independentes (triplicata) foram retiradas a cada 8, 16 ou 24 h, sendo removido todo o material fermentado em cada frasco. Para extração, adicionou-se tampão fosfato de sódio 100 mM pH 7,0 na proporção de 5 mL por grama de substrato sólido seco inicial. Para os cultivos a 25 e 30°C, foram feitas análises de proteínas solúveis (Bradford) e de atividade hidrolítica das lipases (Soares et al. 1999). Em seguida, para dar continuidade à pesquisa durante a pandemia, dados da literatura foram utilizados para modelagem cinética. Foram extraídos os dados de Silveira (2018), que estudara a produção de lipase por diferentes linhagens de fungos, incluindo A. niger C.

Os modelos linear, exponencial e logístico foram ajustados aos pontos experimentais. O melhor ajuste foi adotado para obtenção das constantes específicas de taxa de produção de proteínas e de atividade de lipase. Além disso, dada a importância do efeito da temperatura sobre a atividade enzimática, considerou-se relevante também modelar dados experimentais de Silveira (2018) para a termoestabilidade das enzimas produzidas, permitindo identificar as constantes cinéticas das reações catalisadas pelas lipases de A. niger C, em complemento às constantes cinéticas de produção da enzima. O efeito da temperatura foi considerado sobre o cultivo e sobre a reação enzimática por meio da equação de Arrhenius, tendo-se determinado a energia de ativação para cada biorreação.

Os resultados do presente trabalho confirmaram que a temperatura é um parâmetro de grande importância no crescimento microbiano e na cinética enzimática. Desta forma, o conhecimento do efeito desta variável e de parâmetros associados sobre as taxas de crescimento, de formação de bioproduto e de desativação enzimática são extremamente úteis para futuros estudos de produção e aplicações das lipases obtida dos cultivos de A. niger C.