Pesquisa
A influência das fontes nutritivas no crescimento micelial e nas atividades enzimática, antioxidante e antibacteriana de Pycnoporus sanguineus
Doutorado em Biotecnologia Aplicada à Agricultura
Autor: Camila Correia Gabeloni Felipe
Orientador: Juliana Silveira do Valle
Defendido em: 18/07/2023
Resumo
Basidiomicetos como Pycnoporus sanguineus são capazes de degradar celulose e lignina graças à ampla capacidade de produção enzimática, além de apresentarem atividade antioxidante e antibacteriana. Para obter enzimas e compostos bioativos é necessário controlar os fatores que influenciam o crescimento e produção de biocompostos como fontes de carbono, nitrogênio e iluminação, uma vez que fungos respondem à luz regulando uma variedade de processos biológicos e síntese de pigmentos. O objetivo da pesquisa foi estudar a composição do meio de cultivo para produção de lacase na ausência e na presença de luz em diferentes comprimentos de onda e aplicá-la na descoloração de corantes, bem como produzir biomassa para a determinação de fenóis totais, atividade antioxidante e antibacteriana. P. sanguineus U13-4 foi cultivado em meio líquido suplementado com diferentes fontes de carbono e nitrogênio e mantido no escuro e sob luz azul, verde e vermelha a 28 oC por 15 dias. Após selecionar as fontes de carbono e nitrogênio que favoreceram a atividade de lacase, avaliou-se concentrações de sacarose (8; 10; 15 e 20 g L-1) e extrato de levedura (0,50; 0,76; 1,40; 2,80 e 4,00 g L-1). A biomassa foi determinada por termogravimetria e a lacase usada na descoloração dos corantes A220 (azo azul 220), RBBR (antraquinona remazol azul brilhante R) e VM (verde malaquita). A extração de biocompostos do micélio ocorreu por maceração dinâmica com esgotamento de solvente (etanol absoluto) e o extrato foi concentrado até evaporação do solvente. O teor de fenóis foi determinado pelo método de folin ciocalteau e as atividades antioxidantes foram determinadas pelos métodos 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH), método de redução do ferro (FRAP) e pelo sistema de co-oxidação do β-caroteno/ácido linoleico. A atividade antibacteriana do extrato foi determinada por microdiluição em caldo contra Staphylococcus aureus, Shigella sonnei, Bacillus cereus, Listeria monocitogenes, Salmonella typhi, Escherichia coli e Enterobacter cloacae. No escuro a maior produção de lacase ocorreu em meio com sacarose (28594 U L-1) e extrato de levedura (27758 U L-1). Nas diferentes condições de iluminação as maiores atividades de lacase ocorreram em meio com glicose (28975 U L-1) e sacarose (28594 U L-1). No meio com sacarose, a luz azul e verde, reduziram a atividade de lacase em 15% e 23%, respectivamente, em relação ao escuro. A maior produção de lacase ocorreu em meio contendo extrato de levedura (25271 U L-1) e sulfato de amônio (26828 U L-1) no escuro. O meio para cultivo de P. sanguineus que promove a maior atividade de lacase nos diferentes comprimentos de ondas de luz contém sacarose na concentração de 10 g L-1 e extrato de levedura a 1,40 g L-1. As luzes verde e azul inibiram ou reduziram a descoloração dos corantes RBBR e VM. A lacase produzida no escuro descoloriu em 88% o corante RB220 e sob luz vermelha 87%. As luzes azul e vermelha favorecem o crescimento micelial. A exposição do micélio à luz azul e verde aumentam em 4 vezes e 2,6 vezes, respectivamente o teor de fenóis no micélio de P. sanguineus e sua atividade antioxidante quando avaliada pelo método de FRAP. A luz verde favorece a ação bacteriostática do micélio de P. sanguineus contra todas bactérias testadas neste estudo. A luz pode ser um recurso estratégico para estimular a produção de compostos de interesse visando aplicações biotecnológicas.
Palavras-chave
Antioxidante. Cinabarina. Corante Azo Azul 220. Lacase.
Title
The influence of nutrient sources on mycelial growth and enzymatic, antioxidant and antibacterial activities of Pycnoporus sanguineus
Abstract
Basidiomycetes such as Pycnoporus sanguineus can degrade cellulose and lignin due to their broad enzyme production capacity and exhibit antioxidant and antibacterial activity. To obtain enzymes and bioactive compounds, it is necessary to control the factors that influence growth and metabolism, such as sources of carbon, nitrogen, and lighting, since fungi respond to light by regulating a variety of biological processes and pigment synthesis. This study aimed to optimize the composition of the culture medium for the production of laccase in the absence and presence of light at different wavelengths and apply it in the decolorization of dyes, as well as producing biomass for the determination of total phenols and antioxidant and antibacterial activities. P. sanguineus U13-4 was cultivated in a liquid medium supplemented with different carbon and nitrogen sources and kept in the dark and under blue, green, and red light at 28 oC for 15 days. After selecting the carbon and nitrogen sources that favored the laccase activity, different concentrations of sucrose (8, 10, 15, and 20 g L-1) and yeast extract (0.50, 0.76, 1.40, 2.80 and 4.00 g L-1) were evaluated. The biomass was determined by thermogravimetry, and the laccase produced was used in the decolorization of the dyes A220 (azo blue 220), RBBR (anthraquinone remazol brilliant blue R), and VM (malachite green). The biological compounds were extracted from the mycelium by dynamic maceration with solvent exhaustion (absolute ethanol), and the extract was concentrated until the solvent evaporated. The phenol content was determined by the folin ciocalteau method, and the antioxidant activities were determined by the 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) method, the iron reduction method (FRAP) and the β-carotene/linoleic acid co-oxidation system. The antibacterial activity of the extract was determined by microdilution against Staphylococcus aureus, Shigella sonnei, Bacillus cereus, Listeria monocytogenes, Salmonella typhi, Escherichia coli, and Enterobacter cloacae. In the dark, the highest laccase production occurred in a medium with sucrose (28594 U L-1) and yeast extract (27758 U L-1). Under different lighting conditions, the highest laccase activities occurred in the medium with glucose (28975 U L-1) and sucrose (28594 U L-1). In medium with sucrose, blue and green light reduced laccase activity by 15% and 23%, respectively, compared to dark. The highest laccase production occurred in a medium containing yeast extract (25271 U L-1) and ammonium sulfate (26828 U L-1) in the dark. The culture medium for P. sanguineus that promotes the highest laccase activity at different wavelengths of light contains sucrose at a concentration of 10 g L-1 and yeast extract at 1.40 g L-1. Green and blue lights inhibited or reduced the discoloration of RBBR and VM dyes. The laccase produced in the dark discolored the RB220 dye by 88% and under red light by 87%. Blue and red lights favor mycelial growth. Exposure of the mycelium to blue and green light increases by four times and 2.6 times, respectively, the phenol content in the mycelium of P. sanguineus and its antioxidant activity when evaluated by the FRAP method. Green light favors the bacteriostatic action of P. sanguineus mycelium against all bacteria tested in this study. Light can be a strategic resource to stimulate the production of compounds of interest for biotechnological applications.
Keywords
Antioxidant. Blue azo dye 220. Cinnabarine. Laccase.