Pesquisa
Produção de lacase de lentinus crinitus em meio à base de vinhaça de cana-de-açúcar e seu potencial na descoloração de corantes
Mestrado em Biotecnologia Aplicada à Agricultura
Autor: Thiago Teodoro Santana
Orientador: Juliana Silveira do Valle
Defendido em: 24/04/2015
Resumo
Lacases são cobre polifenol oxidases que catalisam a oxidação de uma grande variedade de substratos fenólicos, descritas em vários organismos principalmente em fungos basidiomicetos ligninolíticos. Sua síntese e secreção são influenciadas pelas condições de cultivo, espécie ou linhagem de fungo e pela adição de compostos fenólicos ou aromáticos que atuam como indutores da atividade. Sua ampla variedade de substratos torna a lacase uma enzima com várias aplicações em diversos processos como na descoloração e tratamento de efluentes contaminados por resíduos da indústria sucroalcooleira e têxtil. A vinhaça, resíduo originado a partir da destilação do álcool, é caracterizada pelo alto teor de melanoidinas, matéria orgânica e compostos fenólicos recalcitrantes. Seu manejo inadequado pode afetar a qualidade da água e solo. O uso desse resíduo como substrato para produção de enzimas fúngicas poderia contribuir com o desenvolvimento de processos de custos menores e ambientalmente amigáveis. O fungo Lentinus crinitus U9/1 foi avaliado quanto à sua capacidade de produção de lacase em meio com vinhaça, diferentes fontes e concentrações de nitrogênio, cobre, compostos fenólicos e a sua capacidade de degradar corantes. A adição de nitrogênio aumentou a atividade de lacase em relação à vinhaça pura e as maiores atividade foram observadas na presença da mistura sulfato de amônio e nitrato de sódio (141619 U L-1) e de ureia (126255 U L-1) no 15º dia de cultivo, porém, sem diferença significativa. Optou-se por utilizar ureia como fonte de nitrogênio e a melhor concentração de nitrogênio para produção da enzima foi 2,8 g L-1 de nitrogênio (145703 U L-1) no 24º dia. A adição de 250 µM de cobre isoladamente produziu 55009 U L-1 no 21º dia de cultivo. Todos os compostos fenólicos adicionados isoladamente (xilidina, guaiacol e álcool veratrílico) anteciparam o pico de atividade máxima para o 15° dia, sendo a xilidina o composto com indução mais eficiente (75101 U L-1). Contudo, o uso de álcool veratrílico combinado com 250 µM de cobre (109751 U L-1) promoveu maior aumento da atividade no 15º dia cultivo, seguido de guaiacol e 250 µM de cobre (107407 U L-1), sugerindo que a combinação de compostos é mais eficiente que seu uso isolado. Lentinus crinitus U9/1 conseguiu degradar os corantes antraquinônicos azul 19 (32,1%) e remazol azul brilhante R (38,6%) em 24 h e os do tipo azo amarelo 145 (5,2 %) e reativo preto 5 (14,1%) com menor eficiência. Tais resultados demonstram que a vinhaça de cana tem excelente potencial para a produção de lacase e as condições de cultivo devem ser otimizadas dependendo da espécie de fungo avaliada. A lacase de Lentinus crinitus U9/1 apresenta potencial para degradar corantes antraquinônicos.
Palavras-chave
Ligninases, resíduos agroindustriais, basidiomiceto, antraquinona, indutores.
Title
Production of lentinus crinitus lacase with sugarcane vinasse and its potential to degrade dyes
Abstract
Laccases are copper polyphenol oxidases that catalyze the oxidation of a wide variety of phenolic substrates described in various organisms mainly ligninolytic basidiomycetous fungi. Its synthesis and secretion are influenced by the culture conditions, species or strain studied and the presence of phenolic or aromatic compounds, which act as inducers of the enzymatic activity. Their wide substrate specificity makes them able to oxidize a broad range of compounds, with potential for application in various industrial processes such as decolorization and effluent treatment. The vinasse, a waste from the alcohol distillation, is characterized by high melanoidins content, organic matter, and recalcitrant phenolic compounds. Their inadequate management can affect water and soil qualities. The use of this residue as a substrate for the production of fungal enzymes could contribute to the development of lower cost and environmentally friendly processes. The fungus Lentinus crinitus U9/1 was evaluated for laccase production capacity in medium with vinasse, different sources and concentrations of nitrogen, copper, phenolic compounds and their ability to degrade dyes. The addition of nitrogen increased laccase activity compared to pure vinasse and higher activity was observed in the presence of the mixture of ammonium sulfate and sodium nitrate (141,619 U L-1) and urea (126,255 U L-1) in 15 day of cultivation, however, with no significant difference. We chose to use urea as a nitrogen source and the best concentration of nitrogen for enzyme production was 2.8 g L-1 of nitrogen (145703 U L-1) on the 24th day. The addition of 250 µM copper alone produced (55009 U L-1) on day 21. All phenolic compounds added alone (xylidine, guaiacol and veratryl alcohol) anticipated maximum activity (15th day), being xylidine more efficient (75,101 U L-1). However, the combination of veratryl alcohol with 250 µM copper (109,751 U L-1) produced the best results, followed by guaiacol and 250 µM copper (107,407 U L-1), suggesting that the combination of compounds is more efficient than its use alone. L. crinitus U9/1 laccase promoted the degradation of the anthraquinone dyes reactive blue 19 (32.1%) and remazol brilliant blue R (38.6%) in 24 hours; and the azo dyes yellow 145 (5.2%) and reactive black 5 (14.1%) but with less efficiency. These results show that vinasse has excellent potential for laccase production and the cultivation conditions must be optimized depending on the kind of fungus evaluated. The laccase of L. crinitus U9/1 has potential to degrade anthraquinone dyes.
Keywords
Ligninases, agro-industrial wastes, basidiomycetes, anthraquinone, inducers.