Bioconversion of poultry residues for the production of proteases by Aspergillus sp. isolated from Amazonian forest soil

• Published in: Ciência rural Vol. 54; no. 4
• Main Authors: Correia, Thaylanna Cavalcante, Corrêa, Ana Paula Folmer, Pimenta, Daniel Bastos, Vital, Marcos José Salgado
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Universidade Federal de Santa Maria 01-01-2024
• Subjects: agro-industrial by-products; AGRONOMY; Aspergillus sp; feather residue; proteases; resíduo de pena; Aspergillus sp; subprodutos agroindustriais; agro-industrial by-products; feather residue; proteases
• ISSN: 0103-8478; 1678-4596; 1678-4596
• DOI: 10.1590/0103-8478cr20220444

Feathers are by-products that are generated in significant quantities by the poultry industry. Microbial bioconversion has been investigated as a promising strategy for the processing of feathers, since, along with the degradation of these keratinous materials, bioprocessing can result in value-added products. Thus, from the perspective of industrial microbiology, chicken feathers can be considered a raw material for obtaining microbial proteases. Within this context, this research investigated and characterized the production of extracellular proteases by Aspergillus sp., isolated from soil of the Amazon Rainforest. The enzymatic production was evaluated using several growth substrates (whole feathers, feather meal, human hair, casein, gelatin, peptone and chicken beaks). With highest enzyme production was obtained the feather meal (FM) and peptone. After 48 h of fermentation, FM degradation was 15.82%. The crude protease showed optimal activity at pH 5.0 and 37 °C and enzymatic activity was enhanced with the addition of 1 and 5 mM of CaCl2, MnSO4, KCl, MgSO4 and CuSO4. The detergents Tween 20 and Triton x-100, at concentrations 0.5 and 1% (v/v), tended to stimulate activity. The presence of 0.5 and 1% (v/v) of organic solvents (methanol, acetone, butanol, acetonitrile, isopropanol and DMSO), maintained the enzymatic activity. β-mercaptoethanolstimulated proteolytic activity in the enzymatic assays. This study suggested new direction for waste management with industrial applications giving rise to green technology for sustainable development.
RESUMO: As penas são subprodutos que são gerados em quantidades significativas pela indústria avícola. A bioconversão microbiana tem sido investigada como uma estratégia promissora para o processamento de penas, uma vez que, juntamente com a degradação desses materiais queratinosos, o bioprocessamento pode resultar em produtos de valor agregado. Assim, do ponto de vista da microbiologia industrial, as penas de frango podem ser consideradas matéria-prima para a obtenção de proteases microbianas. Dentro deste contexto, o objetivo deste trabalho foi investigar e caracterizar a produção de proteases extracelulares por Aspergillus sp., isolados de solo da floresta Amazônica. A produção enzimática foi avaliada utilizando diversos substratos de crescimento (penas inteiras, farinha de penas, cabelo humano, caseína, gelatina, peptona e bicos de frango). Com maior produção de enzima foi obtida a farinha de penas (FP) e peptona. Após 48 h de fermentação, a degradação da FP foi de 15.82%. A protease bruta mostrou atividade ótima em pH 5.0 e 37 0C e a atividade enzimática foi aumentada com a adição de 1 e 5 mM de CaCl2, MnSO4, KCl, MgSO4 e CuSO4. Os detergentes Tween 20 e Triton x-100, nas concentrações 0.5 e 1% (v/v), tenderam a estimular a atividade. A presença de 0.5 e 1% (v/v) dos solventes orgânicos (metanol, acetona, butanol, acetonitrila, isopropanol e DMSO), mantiveram a atividade enzimática. O β-mercaptoetanol estimulou a atividade proteolítica nos ensaios enzimáticos. Este estudo sugere uma nova direção para a gestão de resíduos com aplicações industriais dando origem à tecnologia verde para o desenvolvimento sustentável.