Condições de cultivo de Ganoderma stipitatum e Ganoderma lucidum em resíduos agroindustriais e atividades enzimáticas da biomassa micelial

Doutorado em Biotecnologia Aplicada à Agricultura
Autor: Eduardo Henrique Baltrusch de Gois
Orientador: Juliana Silveira do Valle
Defendido em: 26/05/2023

Resumo

A produção de micélio objetiva a obtenção de compostos bioativos e enzimáticos, portanto, a identificação das condições ideais de cultivo da biomassa e as suas variações para cada fungo se faz necessária. Esta tese está divida em três capítulos. O capítulo I avaliou o crescimento da biomassa micelial (CBM) das linhagens U15-4 de Ganoderma stipitatum e U17-2 de G. lucidum ao serem cultivados em meio com diferentes fontes e concentrações de nitrogênio (N), e em diferentes pHs e temperaturas. Farelo de soja (FS) e ureia foram usados como fonte de N. O pH do meio de cultivo foi ajustado entre 2 e 12,5, com variação de 0,5. A temperatura de cultivo foi avaliada em temperaturas de 20 a 40 °C (variando em 5 °C). G. stipitatum e principalmente G. lucidum demonstram significativo CBM em meios com até 18 g L-1 de N a partir de FS. Para a ureia o CBM foi significativo até 4 g L-1 de N. Ambos os fungos demonstram potencial para produção de CBM em meios com pH inicial de 4,5 até 11,5. A temperatura afetou o CBM de ambos os fungos. G. stipitatum apresentou maior CBM a 35 °C e G. lucidum a 20 e 25 °C. Determinada as melhores condições de cultivo, no capítulo II foi avaliado o CBM das duas linhagens em meio sólido com diferentes proporções dos substratos (bagaço de cana, BC e casca de arroz, CA) e a produção multienzimática. O cultivo ocorreu em tubos de borossilicato por 15 dias e foram avaliados cinco tratamentos: 100%BC; 100%CA; 75%BC+25%CA; 50%BC+50%CA e 25%BC+75%CA. Já para produção multienzimática, o cultivo ocorreu em erlenmeyers por 13 dias empregando-se os dois melhores tratamentos para CBM (100%CA e 25%BC+75%CA). As atividades de lacase, pectinase, xilanase e celulases (FPase e CMCase) foram determinadas. Para ambos os fungos o melhor desempenho de CBM ocorreu no substrato 100%CA (10,26 e 8,90 cm) com forte correlação negativa entre relação C/N e o crescimento. Nenhuma das linhagens produziu celulases, pectinase ou xilanase durante o cultivo nos substratos avaliados. Apenas G. stipitatum produziu lacase em ambos os substratos (100%CA com 635±122 U g-1 e 25%BC+75%CA com 774± 236 U g-1). No capítulo III, foram avaliados o CBM e a produção multienzimática das duas linhagens em meio líquido com diferentes concentrações de FS (2,0; 4,0; 6,0 e 8,0 g L-1), por 15 dias, estático e na ausência de luz. Em todas as concentrações de FS, G. lucidum apresentou crescimento micelial superior ao do fungo G. stipitatum. No entanto, G. stipitatum produziu todas as enzimas em todos os tratamentos avaliados, com atividades enzimáticas superiores as de G. lucidum. O fungo G. stipitatum apresenta maior robustez na produção enzimática nas condições avaliadas quando comparado com G. lucidum.

Palavras-chave

Ganoderma spp., bagaço de cana, casca de arroz, farelo de soja, produção enzimática.

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Title

Cultivation conditions of Ganoderma stipitatum and Ganoderma lucidum in agro-industrial wastes and enzymatic activities of mycelial biomass

Abstract

The production of mycelium aims to obtain bioactive and enzymatic compounds. Therefore, it is necessary to identify the ideal conditions for biomass cultivation and its variations for each fungus. This thesis is divided into three chapters. Chapter I evaluated the growth of mycelial biomass (GMB) of Ganoderma stipitatum U15-4 and G. lucidum U17-2 strains when cultivated in a medium with different sources and concentrations of nitrogen (N) and at different pHs and temperatures. Soybean meal (SF) and urea were used as a source of N. The pH of the culture medium was adjusted between 2 and 12.5, with a variation of 0.5. The cultivation temperature was evaluated at 20 to 40 °C (varying by 5 °C). G. stipitatum and mainly G. lucidum demonstrate significant GMB in media with up to 18 g L-1 of N from FS. For urea, GMB was significant up to 4 g L-1 of N. Both fungi show potential for GMB production in media with an initial pH of 4.5 to 11.5. Temperature affected the GMB of both fungi. G. stipitatum showed higher GMB at 35 °C and G. lucidum at 20 and 25 °C. Once the best cultivation conditions were determined, Chapter II evaluated the GMB of the two strains in solid cultivation with different proportions of substrates (sugarcane bagasse, BC, and rice husks, CA) and the multienzyme production. Cultivation took place in borosilicate tubes for 15 days, and five treatments were evaluated: 100%BC; 100%CA; 75%BC+25%CA; 50%BC+50%CA, and 25%BC+75%CA. As for multienzyme production, cultivation took place in Erlenmeyer flasks for 13 days using the two best treatments for GMB (100%CA and 25%BC+75%CA). The activities of laccase, pectinase, xylanase, and cellulases (FPase and CMCase) were determined. The best GMB performance for both fungi occurred in the 100%CA substrate (10.26 and 8.90 cm), with a strong negative correlation between C/N ratio and growth. None of the strains produced cellulases, pectinase or xylanase during cultivation in the evaluated substrates. Only G. stipitatum produced laccase on both substrates (100%CA with 635±122 U g-1 and 25%BC+75%CA with 774± 236 U g-1). In Chapter III, the GMB and the multienzyme production of the two strains were evaluated in liquid medium with different concentrations of PS (2.0; 4.0; 6.0 and 8.0 g L-1) for 15 days, static and in the absence of light. At all FS concentrations, G. lucidum showed mycelial growth superior to G. stipitatum. However, G. stipitatum produced all enzymes in all evaluated treatments, with enzymatic activities superior to G. lucidum. The fungus G. stipitatum presents greater robustness in enzymatic production under the assessed conditions than G. lucidum.

Keywords

Ganoderma spp., sugarcane bagasse, rice husk, soybean meal, enzyme production.