Pesquisa
Descoloração de corantes sintéticos por enzimas ligninolíticas de fungos basidiomicetos cultivados em subprodutos agroindustriais
Doutorado em Biotecnologia Aplicada à Agricultura
Autor: Bruna Karen Cardoso
Orientador: Silvia Graciele Hülse de Souza
Defendido em: 28/03/2019
Resumo
O Brasil produz toneladas de resíduos agroindustriais ligninocelulósicos resultantes do beneficiamento ou processamento de alimentos. O acúmulo desses resíduos constitui um problema ao meio ambiente, porém, por serem ricos em nutrientes podem ser facilmente degradados por fungos da podridão branca ou parda da madeira. Esses fungos produzem enzimas fenoloxidases como a lacase, manganês peroxidase e lignina peroxidase, cuja ampla variedade de substratos permite aplicações em várias áreas da indústria têxtil, alimentos e biorremediação. Os objetivos desse trabalho foram selecionar basidiomicetos produtores de lacase, manganês peroxidase e lignina peroxidase; determinar os melhores subprodutos agroindustriais para a produção dessas enzimas e avaliar seu potencial para a descoloração de corantes sintéticos. Foi realizado um screening com 29 linhagens de diferentes espécies visando a seleção das produtoras de ligninases. 90% de todas as linhagens analisadas apresentaram resultado positivo para a oxidação do guaiacol e 100% degradaram o corante azul 220. Das 29 linhagens cultivadas em meio definido 96% apresentaram atividade de lacase, mas apenas 37% apresentaram atividade de manganês peroxidase e 14% de lignina peroxidase. Os meios de cultivo com subprodutos agroindustriais favoreceram a produção das enzimas fenoloxidases, com máximo de produção de 50396 U/L de lacase pela linhagem U16-3 cultivada no meio com vinhaça de cana-de-açúcar. O melaço de cana-de-açúcar favoreceu a produção das enzimas manganês peroxidase (1470 U/L) e lignina peroxidase (4260 U/L) das linhagens U16-3 e U16-4, respectivamente. A redução da quantidade de bagaço de cana-de-açúcar aumentou a produção de lacase na linhagem U16-5 (65722 U/L). A redução do volume de vinhaça de cana-de-açúcar aumentou a produção de lacase em 39% na linhagem U16-4. A adição de diferentes fontes de nitrogênio reduziu ou inibiu totalmente a produção de lacase no meio a base de bagaço de cana-de-açúcar (BC) ou vinhaça de cana-de-açúcar (VC). A adição de cobre aumentou a produção de lacase na linhagem U16-7 (55391 U/L) quando cultivada em BC e no meio com VC a adição de cobre aumentou 19% a produção de lacase na linhagem U16-3. O extrato bruto enzimático de Panus strigellus obtido do cultivo com VC produziu a descoloração de todos os corantes, a descoloração máxima em 72 horas de 88% para azul 220 (A220). Trametes polyzona quando cultivado em VC descoloriu 100% do corante verde malaquita (VM) em 24 horas. As linhagens testadas mostram que tem potencial para a descoloração de corantes sintéticos.
Palavras-chave
Basidiomicetos, lacase, lignina peroxidase, manganês peroxidase, subprodutos agroindustriais.
Title
Decolorization of synthetic dyes by ligninolytic enzymes of basdiomycetes fungi cultivated in agro-industrial byproducts
Abstract
Brazil produces tons of ligninocellulosic agro-industrial waste resulting from the processing or processing of food. The accumulation of these residues is a problem for the environment, however, as they are rich in nutrients they can be easily degraded by white or brown rot fungi. These fungi produce phenol oxidases such as laccase, manganese peroxidase and lignin peroxidase, whose broad variety of substrates allows applications in various areas of the textile, food and bioremediation industries. The objectives of this work were to select basidiomycetes producing laccase, manganese peroxidase and lignin peroxidase, to determine the best agroindustrial byproducts for the production of these enzymes and to evaluate their potential for the discoloration of synthetic dyes. A screening with 29 lines of different species was carried out aiming the ligninases producers. 90% presented a positive result for the oxidation of guaiacol and 100% degraded the blue dye 220. Of the 29 lines cultivated in pontecorvo medium 96% presented laccase activity 37% activity of manganese peroxidase and 14% lignin peroxidase. The cultivation media with agroindustrial byproducts favored the production of the phenoloxidases enzymes, with a maximum production of 50396 U / L of laccase by strain U16-3 cultivated in the medium with sugar cane vinasse. Sugarcane molasses favored the production of the enzymes manganese peroxidase (1470 U / L) and lignin peroxidase (4260 U / L) of the lines U16-3 and U16-4, respectively. The reduction of the amount of sugarcane bagasse increased the production of laccase in line U16-5 (65722 U / L). The reduction of the volume of sugar cane vinasse increased the production of laccase by 39% in line U16-4. The addition of different nitrogen sources reduced or totally inhibited the production of laccase in sugarcane bagasse (BC) or sugarcane vinasse (VC) medium. The addition of copper increased the production of laccase in line U16-7 (55391 U / L) when cultivated in BC and in the medium with VC the addition of copper increased 19% the production of laccase in line U16-3. The crude enzymatic extract of Panus strigellus obtained from VC cultivation produced the discoloration of all dyes, the maximum 72-hour discoloration of 88% for A220. Trametes polyzone when cultured in VC discolored 100% of VM dye within 24 hours. The tested lines show that it has potential for discoloration of synthetic dyes.
Keywords
Basidiomycetes, laccase, lignin peroxidase, manganese peroxidase, agroindustrial byproducts.