Production and characterization of cellulolytic enzymes from the thermoacidophilic fungal Aspergillus terreus M11 under solid-state cultivation of corn stover

Gao, Jianmin; Weng, Haibo; Zhu, Dunming; Yuan, Mingxue; Guan, Fangxia; Xi, Yu

doi:10.1016/j.biortech.2008.02.005

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“…The highest CMCase activity of 62.6 U/g was produced by A. niger USM AI 1 with enzyme production of 17.5 U/mgG glucosamine. On the other hand, as reported by Gao et al (2008), the highest CMCase activity of 581.0 U/g was produced Aspergillus terreus M11 using corn Stover as substrate under the optimum fermentation conditions of 45 °C incubation, pH 3.0, 80% (w/w) moisture content and 0.8% yeast extract as carbon and nitrogen sources. However, maximum CMCase activity of 129.0 U/g was produced by A. niger KK2 mutant after 5-6 days of fermentation process using rice straw alone as substrate (Kang et al, 2004).…”

Section: Comparisonsupporting

confidence: 67%

Investigation of newly developed solid state fermenter on carboxymethyl cellulase production

Lee¹,

Demirtaş²,

Omar³

2013

MJM

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Aims: Enzyme (cellulase) contributes 10% to overall cost in bioethanol production from lignocellulosic biomass. This means that the cost for bioethanol production will be reduced if cellulase can be produced using cheaper method. Compared with submerged fermentation, it is recognized that the cost for cellulase production using solid state fermentation (SSF) process is much cheaper. The present study aimed to optimize cellulase production via SSF process using agro-industrial residual as substrate. Methodology and result: Newly developed solid state bioreactor, FERMSOSTAT had been evaluated in cellulase production using local isolate Aspergillus niger USM AI 1 grown on sugarcane baggase and palm kernel cake as substrates at 1:1 (w/w) ratio. Under optimized SSF conditions of 0.5 kg substrate; 70% (w/w) moisture content; 30 °C; aeration at 4 L/h.g fermented substrate for 5 min and mixing at 0.5 rpm for 5 min, about 62.6 U/g of CMCase activity obtained. At the same time, comparative studies of the enzyme production under the same SSF conditions indicated that CMCase produced by Trichoderma reesei was about 9% lower compared with A. niger USM AI 1. Conclusion, significance and impact of study: It can be concluded that the performance of newly developed SSF fermenter is good since it can used to produce CMCase enzyme with reasonable good title (863% increased in CMCase production after optimization). Thus, this newly developed SSF bioreactor has highly potential be used as prototype for larger scale bioreactor design.

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Section: Comparisonsupporting

confidence: 67%

Investigation of newly developed solid state fermenter on carboxymethyl cellulase production

Lee¹,

Demirtaş²,

Omar³

2013

MJM

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“…Solid state fermentation (SSF) is a process that occurs in the absence of free flowing water and an attractive method to produce cellulase from micro-organisms [8][9][10], which is economical due to its lower capital investment, lower operating expenses, simpler equipment and higher productivity per reactor volume [11][12][13]. Cellulose and hemicellulose represent the largest fraction of the plant cell wall and of agricultural residues such as straw from wheat, corn, rice, soy and cotton, sugarcane bagasse, bonds with the lignin in the cell wall matrix need to be broken.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Purification and characterization of the kinetic parameters of cellulase produced from wheat straw by Trichoderma viride under SSF and its detergent compatibility

Iqbal¹,

Ahmed²,

Zia³

et al. 2011

ABB

106

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This paper reports the purification and characterization of kinetic parameters of cellulase produced from Trichoderma viride under still culture solid state fermentation technique using cheap and an easily available agricultural waste material, wheat straw as growth supported substrate. Trichoderma viride was cultured in fermentation medium of wheat straw under some previously optimized growth conditions and maximum activity of 398 ± 2.43 U/mL obtained after stipulated fermentation time period. Cellulase was purified 2.33 fold with specific activity of 105 U/mg in comparison to crude enzyme extract using ammonium sulfate precipitation, dialysis and Sephadex-G-100 column chromatography. The enzyme was shown to have a relative low molecular weight of 58 kDa by sodium dodecyl sulphate poly-acrylamide gel electrophoresis. The purified enzyme displayed 6.5 and 55˚C as an optimum pH and temperature respectively. Using carboxymethyl cellulose as substrate, the enzyme showed maximum activity (V max ) of 148 U/mL with its corresponding K M value of 68 µM. Among activators/inhibitors SDS, EDTA, and Hg 2+ showed inhibitory effect on purified cellulase whereas, the enzyme activated by Co 2+ and Mn 2+ at a concentration of 1 mM. The purified cellulase was compatible with four local detergent brands with up to 20 days of shelf life at room temperature suggesting its potential as a detergent additive for improved washing therefore, it is concluded that it may be potentially useful for industrial purposes especially for detergent and laundry industry.

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Section: Uso De Resíduos Agroindustriais Como Substratos Em Fermentaçunclassified

“…A FES é um processo interessante para produção lignocelulases de maneira econômica, devido à possibilidade de usar resíduos agrícolas e agroindustriais, como substratos para o crescimento microbiano (GAO et al, 2008; GRAMINHA et al, 2008 Microrganismos termofílicos são de grande interesse científico, pois servem como modelos para estudos de mecanismos fisiológicos adaptativos e evolutivos, além de apresentar um grande potencial para aplicações biotecnológicas, como a produção de enzimas termoestáveis as quais têm sido estudadas com vistas à sua aplicação em diversos processos industriais (MARTINS et al, 2002). RAKSHIT, 2003).…”

Section: Uso De Resíduos Agroindustriais Como Substratos Em Fermentaçunclassified

“…Vários dados da literatura indicam que as fontes de carbono usadas nas fermentações são os fatores de maior importância, afetando os custos e o rendimento da produção de enzimas. Para reduzir os custos de produção das celulases, hemicelulases e ligninases, tem sido sugerido o uso de substratos disponíveis e de baixo custo na fermentação (GAO et al, 2008).A fermentação em estado sólido (FES) é descrita na literatura como o processo em que o substrato sólido é utilizado pelo microrganismo como fonte de energia e carbono ou é usado apenas como suporte inerte, sendo a fonte de carbono de outra origem (PANDEY et al, 2000).A FES é um processo interessante para produção lignocelulases de maneira econômica, devido à possibilidade de usar resíduos agrícolas e agroindustriais, como substratos para o crescimento microbiano (GAO et al, 2008; GRAMINHA et al, 2008 Microrganismos termofílicos são de grande interesse científico, pois servem como modelos para estudos de mecanismos fisiológicos adaptativos e evolutivos, além de apresentar um grande potencial para aplicações biotecnológicas, como a produção de enzimas termoestáveis as quais têm sido estudadas com vistas à sua aplicação em diversos processos industriais (MARTINS et al, 2002). RAKSHIT, 2003).…”

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Isolamento de fungos termofílicos produtores de celulases, xilanases e ferruloil esterase para bioconversão de bagaço de cana de açúcar em açúcares fermentescíveis

Moretti¹

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À Drª Daniela Alonso Bocchini-Martins, pela co-orientação, esclarecimento de dúvidas e parceria na realização dos experimentos.Ao Profº. Drº. Maurício Boscolo, pelo apoio incondicional durante a realização deste projeto, por emprestar seu laboratório e pelas dúvidas esclarecidas.Ao Profº. Drº. Roberto da Silva, pelo esclarecimento de dúvidas.À Drª Lara Durães Sette e ao Drº Andre Rodrigues, pela disposição na identificação dos microrganismos isolados durante a realização da primeira etapa do projeto. À Andréia Jacomassi, pela sincera amizade e companheirismo durante as viagens para realização das disciplinas.Aos meus colegas e amigos dentro e fora do laboratório Ariani, Carol Bezerra, Barbara, Barbara Bonini, Gisele, Larissa, Tiago, Tássia, Rodolfo, Lilian, André, Milla, Ana Flávia. Especialmente aqueles com quem convivi por mais tempo Fabiana, Aline, Carol Merheb, Ellen, Ricardo, Moisés, Natalia, Lívia, Marcelo e Ana Lúcia, pela ajuda, incentivo e momentos felizes nos últimos anos.Ao CNPq pela concessão de bolsa.A CAPES e FAPESP pelo suporte financeiro.À Deus, acima de tudo! A todos que de alguma forma contribuíram para realização deste projeto. , quando cultivados por fermentação em estado sólido (FES) em mistura de bagaçode cana e farelo de trigo (1:1). As produções máximas de xilanase (7237,9 U/g de substrato) e endoglucanase (46,2 U/g de substrato) por A. fumigatus M.7.1 foram observadas pelo cultivo do fungo em palha de milho e farelo de trigo (9:1 p/p) e bagaço de cana e farelo de trigo (9:1 p/p), respectivamente. Em relação ao isolado Myceliophthora sp M.7.7, os picos de produção enzimático produzido por Myceliophthora sp M.7.7, havendo a liberação de 0,5 mg/mL de açúcar redutor. Os resultados de peso seco após a hidrólise não foram significativos, chegando no máximo 10% de perda da massa inicial. Nas analise por HPAEC-PAD foi possível identificar 6 carboidratos (glicose, xilose, celobiose, xilobiose, arabinose e galactose) nos hidrolisados de A. fumigatus M.7.1 e Myceliophthora sp M.7.7. A endoglucanase de ambos microrganismo e a endoxilanase e β-xilosidase de A. fumigatus M.7.1 não sofrem efeito inibitório pela xilose e glicose, quando estes são adicionados na mistura de reação, enquanto que ambas β-glucosidase e a xilanase de Myceliophothora sp. M.7.7 perderam 60% e 40% da atividade inicial em 20 mM de glicose e 8 mM de xilose, respectivamente.Palavras-chave: bagaço de cana, fungo termofílico, fermentação estado sólido, hemicelulases, celulases, pré tratamento, hidrólise enzimática. ABSTRACTThe microorganisms A. fumigatus M.7.1 and Myceliophthora SP M.7.7 were the best producers of FPase (0,8 and 2,0 U/g of substrate) and xylanase (1040 and 1292 U/g of substrate) of the 27 isolated microorganisms, when cultivated by solid state fermentation (SSF) in a mixture of cane bagasse and wheat bran (1:1). The greatest production of xylanase (7237,9 U/g of substrate) and endoglucanase (46,2 U/g of substrate) by A. fumigatus M.7.1were noted by the fungi cultivation in corn straw and wheat bran (9:1 p/p) and cane...

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Production and characterization of cellulolytic enzymes from the thermoacidophilic fungal Aspergillus terreus M11 under solid-state cultivation of corn stover

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