Ligninases production by Basidiomycetes strains on lignocellulosic agricultural residues and their application in the decolorization of synthetic dyes

Fungos decompositores de madeira, do grupo Basidiomicetes, coletados na Estação Ecológica do Noroeste Paulista, São José do Rio Preto, São Paulo, Brasil, pertencentes a ordem Aphyllophorales e identificados como Coriolopsis byrsina SXS16, Lentinus strigellus SXS355, Lentinus sp. SXS48, Picnoporus sanguineus SXS 43 e Phellinus rimosus SXS47 foram estudados para a produção de ligninases por FES (fermentação em estado sólido) usando farelo de trigo ou palha de arroz como meio de cultura. A espécie C. byrsina produziu a maior quantidade de lacase (200 U mL-1) enquanto que Lentinus sp. foi o melhor produtor de manganês peroxidase (MnP) e lignina peroxidase (LiP) (7 e 8 U mL-1, respectivamente), quando cultivados em meio composto por farelo de trigo. A avaliação do efeito da suplementação de nitrogênio do substrato sólido lignocelulósico (palha de arroz) indicou um aumento de 3 a 4 vezes na produção de lacase. A caracterização das enzimas mostrou que as lacases apresentaram atividade ótima em pH 3,0-3,5 e foram estáveis em pH de neutro a alcalino. O pH ótimo para atividade de MnP e LiP foi de 3,5 e entre 4,5 e 6,0, respectivamente. Todas as linhagens produziram lacase com atividade ótima a 55-60°C, enquanto as peroxidases apresentaram atividades máximas entre temperaturas de 30 e 55°C. A aplicação das soluções enzimáticas brutas, obtidas pelo cultivo das linhagens em meio de farelo de trigo, em testes de descoloração de corantes sintéticos de diferentes grupos químicos levou a mais 70% de perda de cor dos corantes RBBR e de cybacron blue 3GA, em 6h de tratamento. Os dados obtidos indicaram que as soluções enzimáticas contendo ligninases produzidas pelas linhagens de basidiomicetos estudadas promoveram a descoloração de corantes sintéticos.

Abstract (english)

Wood rotting Basidiomycetes collected in the Estação Ecológica do Noroeste Paulista, São José do Rio Preto, São Paulo State, Brazil, concerning Aphyllophorales order and identified as Coriolopsis byrsina SXS16, Lentinus strigellus SXS355, Lentinus sp SXS48, Picnoporus sanguineus SXS 43 and Phellinus rimosus SXS47 were tested for ligninases production by solid state fermentation (SSF) using wheat bran or rice straw as culture media. C. byrsina produced the highest laccase (200 U mL-1) and Lentinus sp produced the highest activities of manganese peroxidase (MnP) and lignin peroxidase (LiP) (7 and 8 U mL-1, respectively), when cultivated on wheat bran. The effect of N addition on enzyme production was studied in medium containing rice straw and the data showed an increase of 3 up to 4-fold in the laccase production compared to that obtained in SSF on wheat bran. The laccases presented optimum pH at 3.0-3.5 and were stable at neutral pH values. Optimum pH for MnP and LiP activities was at 3.5 and between 4.5 and 6.0, respectively. All the strains produced laccase with optimum activities between 55-60°C while the peroxidases presented maximum activity at temperatures of 30 to 55°C. The crude enzymes promoted decolorization of chemically different dyes with around 70% of decolorization of RBBR and cybacron blue 3GA in 6h of treatment. The data indicated that enzymes from these basidiomycetes strains are able to decolorize synthetic dyes.

Keywords

lacase, manganês peroxidase, lignina peroxidase, Basidiomicetes, descoloração, corantes sintéticos, laccase, manganese peroxidase, lignin peroxidase, Basidiomycetes, decolorization, synthetic dye