Produção de enzima cutinase fúngica e avaliação na hidrólise do polietileno tereftalato

Abstract

O polietileno tereftalato (PET) é um plástico com características que favorecem seu uso em embalagens de produtos alimentícios, como garrafas de refrigerantes e água, tornando rápido seu uso e descarte no meio ambiente. Diante dessa problemática, esse estudo buscou avaliar a produção da enzima cutinase por 13 linhagens de fungos, em ensaios de biodegradação em meio líquido utilizando o PET presente comercialmente em garrafas de água como principal fonte de carbono, e em meios contendo indutores. Dentre as hidrolases capazes de romper ligações ésteres, as lipases e cutinases são eficazes na despolimerização de polímeros. As cutinases, em particular, têm sido estudadas por suas características semelhantes à PETase. Bioensaios com fragmentos do polímero ocorreram em caldo de batata-dextrose (BDC) contendo três cubos (plugs de + 0,5 cm2) de micélios fúngicos com 7 dias de crescimento em BDA a 28 °C. Os frascos foram incubados com agitação a 100 rpm durante 14 dias a 28 °C. A atividade da cutinase foi determinada utilizando uma adaptação do método espectrofotométrico da hidrólise do p-nitrofenilbutirato (p-NPB) a 405 nm. O isolado Fusarium sp CBMAI 2266 foi o que apresentou a maior atividade enzimática (0,20 U/mL) em meio utilizando fragmento de PET. A avaliação do melhor tempo de fermentação também foi realizada evidenciando 18 dias como o período de melhor produção de cutinase. Foram realizados ensaios buscando avaliar a eficiência de indutores e alguns fatores que poderiam influenciar na obtenção da enzima, sendo identificado como agentes favoráveis sendo, o farelo de trigo e palmitato de cetila, além da agitação. Os resultados encontrados nesse trabalho pelas análises de MEV, DSC, FTIR e CG-MS, após a exposição do polímero por 14 dias ao extrato enzimático bruto, sugerem que a cutinase tem ação de hidrólise química sobre sua superfície, indicando a possibilidade do uso dessa enzima na reciclagem do PET.

PET is a plastic with characteristics that favor its use in food product packaging, such as soft drink and water bottles, making it convenient to use and dispose of in the environment. In light of this issue, this study aimed to evaluate the production of the cutinase enzyme by 13 strains of fungi in biodegradation tests in liquid media, using PET from commercially available water bottles as the main carbon source, along with media containing inducers. Among the hydrolases capable of breaking ester bonds, lipases and cutinases are effective in depolymerizing polymers. Cutinases, in particular, have been studied for their PETase-like characteristics. Bioassays with polymer fragments were conducted in potato dextrose broth (PDB) containing three fragments (+0.5 cm² plugs) of fungal colonies with 7 days of growth in PDA at 28 °C. The flasks were incubated with shaking at 100 rpm for 14 days at 28 °C. Cutinase activity was determined using an adaptation of the spectrophotometric method based on p-nitrophenylbutyrate (p-NPB) hydrolysis at 405 nm. The isolate Fusarium sp. CBMAI 2266 showed the highest enzymatic activity in the medium using PET fragments (0.20 U/mL). The evaluation of the optimal fermentation time was also carried out, showing that 18 days was the period of highest cutinase production. Tests were conducted to assess the efficiency of inducers and some factors that could influence enzyme production, identifying wheat bran and cetyl palmitate, in addition to agitation, as favorable agents. The results obtained in this work from SEM, DSC, FTIR, and GC-MS analyses, after exposing the polymer to the crude enzymatic extract for 14 days, suggest that cutinase has chemical hydrolytic activity on the polymer surface, indicating the potential use of this enzyme in PET recycling.