Atividade enzimática de fungos filamentosos voltada à aplicação em processos de geração de bioetanol

Atividade enzimática de fungos filamentosos voltada à aplicação em processos de geração de bioetanol

Author Lima, Lidiane Maria dos Santos Autor UNIFESP Google Scholar
Advisor Vasconcellos, Suzan Pantaroto de Vasconcellos Autor UNIFESP Google Scholar
Institution Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
Graduate program Ciência e Tecnologia da Sustentabilidade
Abstract The search for mesophilic and thermophilic filamentous fungi isolated from various environments, as well as waste treatment processes such as composting, represents an appropriate strategy to obtain microbial enzymes, due to the high temperatures at which such processes occur. Furthermore, habitats are promising as regards the recovery of micro-organisms and with potential metabolic capacities of interest. This study investigated the enzyme potential of fungi isolated from the filter cake compost (by-product of the processing of sugarcane) plus soil samples from the Atlantic Forest and / or pruning waste ground in the interest of detecting and evaluating the enzymatic activity of hydrolases and oxidoreductases, for future use in cellulosic ethanol production processes. Approximately 200 different fungal strains (macro / microscopically) were isolated and subjected to determination of cellulolytic activity using the kit AZO-CM-Cellulose S-ACMC 04/07 (Megazyme®) for screening tests of cellulolytic action. In this initial screening, 13 isolates were selected as positive hits: FPZ_SP3 01, SP3 05, SP3 47, SP3 72, SP3 74, SP3 75, SP3 91, SP2 121, SP1 129, SP1 135, SP1 141, SP1 148 and SP1 151. Such fungi followed for new enzymatic assays aimed at the detection and quantification of the active cellulolytic complex (FPase test) as well as evaluation of ligninases activities, proteases, chitinases and mono-oxygenase. The selected isolates were also subjected to taxonomic characterization analyzes, using phenotypic and molecular techniques. The results obtained in this study suggested that the isolated SP3 01 (0.123 FPU /ml), SP3 75 (0.085 FPU /ml); SP3 74and SP2 121 (0.084 FPU /ml), when the pH conditions are 4.8 efficient producers of cellulolytic enzymes. With regard to the proteolytic activity, three isolates (SP3 01, SP3 72 and SP1 135) were selected, suggesting the presence of metallo proteases and serine proteases. As for chitinolytic activity, 12 isolates demonstrated promising enzyme activities for exoquitinase, quitobiosidase and endochitinase. Under-oxide reductase, it was possible to identify four isolates SP3 47, SP3 75, SP1 129 and SP1 141 with ligninolytic activity. The isolated SP3 05 was selected with mono-oxygenase activity induced by the presence of PAHs (polyaromatic hydrocarbons). Regarding the characterization of isolates, the phenotypic and molecular techniques allowed the taxonomic identification of Aspergillus niger (SP3 01), Mucor sp. (SP3 47), Aspergillus niger (SP3 74), Trichoderma koningii (SP3 75), Geotrichium candidum (SP3 91) Byssochlamys nivea (SP1 129), Paecilomyces saturatus (SP1 141), Aspergillus fumigatus (SP1 148) and Aspergillus fumigatus (SP1 151). Thus, isolated from the filter cake compost were efficient producers of hydrolytic enzymes and oxidative of interest to future enforcement in re-use of lignocellulosic waste processes to the production of second generation ethanol.

A busca por fungos filamentosos mesófilos e termófilos isolados a partir de diferentes ambientes, bem como processos de tratamento de resíduos, tais como a compostagem, representa uma estratégia apropriada na obtenção de enzimas microbianas, devido às elevadas temperaturas a que tais processos ocorrem. Além disso, são habitats promissores no que se refere à recuperação de micro-organismos com potenciais e capacidades metabólicas de interesse. O presente estudo investigou o potencial enzimático de fungos isolados da compostagem de torta de filtro (subproduto do processamento da cana-de-açúcar) acrescida de amostras de solo da Mata Atlântica e/ou resíduos de podas triturados com o interesse de detectar e avaliar a atividade enzimática de hidrolases e oxidorredutases, para aplicação futura em processos de produção de etanol celulósico. Cerca de 200 linhagens fúngicas distintas (macro/microscopicamente) foram isoladas e submetidas a determinação de atividade celulolítica através do kit AZO-CM-Cellulose S-ACMC 04/07 (Megazyme®), para os testes de triagem da ação celulolítica. Nessa triagem inicial, 13 isolados foram selecionados como hits positivos: FPZ_SP3 01, SP3 05, SP3 47, SP3 72, SP3 74, SP3 75, SP3 91, SP2 121, SP1 129, SP1 135, SP1 141, SP1 148 e SP1 151. Tais fungos seguiram para novos ensaios enzimáticos visando a detecção e quantificação do complexo celulolítico ativo (ensaio FPase), bem como avaliação das atividades de ligninases, proteases, quitinases e mono-oxigenases. Os isolados selecionados também foram submetidos à análises de caracterização taxonômica, utilizando-se técnicas fenotípicas e moleculares. Os resultados obtidos no presente estudo sugeriram que os isolados SP3 01 (0,123 FPU/mL), SP3 75 (0,085 FPU/mL); SP3 74 e SP2 121 (0,084 FPU/mL), quando em condições de pH 4,8 foram eficientes produtores de enzimas celulolíticas. Com relação à atividade proteolítica, três isolados (SP3 01, SP3 72 e SP1 135) foram selecionados, sugerindo a presença de metalo proteases e serino proteases. Quanto à atividade quitinolítica, 12 isolados demonstraram atividades enzimáticas promissoras para exoquitinase, quitobiosidase e endoquitinase. No âmbito de óxido-redutases, foi possível identificar quatro isolados SP3 47, SP3 75, SP1 129 e SP1 141 com atividade ligninolítica. O isolado SP3 05 foi selecionado com atividade de mono-oxigenase induzida pela presença de HPAs (hidrocarbonetos poliaromáticos). No que tange à caracterização dos isolados, as técnicas fenotípicas e moleculares permitiram a identificação taxonômica de Aspergillus niger (SP3 01), Mucor sp. (SP3 47), Aspergillus niger (SP3 74), Trichoderma koningii (SP3 75), Geotrichium candidum (SP3 91), Byssochlamys nivea (SP1 129), Paecilomyces saturatus (SP1 141), Aspergillus fumigatus (SP1 148) e Aspergillus fumigatus (SP1 151). Dessa forma, os isolados da compostagem de torta de filtro mostraram-se eficientes produtores de enzimas hidrolíticas e oxidativas de interesse à futura aplicação em processos de re-utilização de resíduos lignocelulósicos, visando à produção de etanol de segunda geração.
Keywords ligninases
cellulases
mono-oxygenases
composting
proteases
ligninases
celulases
mono-oxigenases
compostagem
proteases
Language Portuguese
Date 2015-10-06
Published in LIMA, Lidiane Maria dos Santos. Atividade enzimática de fungos filamentosos voltada à aplicação em processos de geração de bioetanol. 2015. 114 f. Dissertação (Mestrado) - Instituto de Ciências Ambientais, Químicas e Farmacêuticas, Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP), Diadema, 2015.
Research area Química
Knowledge area Ciências exatas e da terra
Publisher Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
Extent 114 p.
Origin https://sucupira.capes.gov.br/sucupira/public/consultas/coleta/trabalhoConclusao/viewTrabalhoConclusao.jsf?popup=true&id_trabalho=2625922
Access rights Closed access
Type Dissertation
URI http://repositorio.unifesp.br/handle/11600/47189

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