Biodegradação e destoxificação do corante têxtil preto reativo 5 pelo basidiomiceto de origem marinha Peniophora sp. CBMAI 1063

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Data

2023-04-18

Autores

Santello, Lara Cavalari

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Editor

Universidade Estadual Paulista (Unesp)

Resumo

A indústria têxtil é responsável por grande parte da poluição ambiental devido à quantidade de efluentes têxteis lançados no ambiente aquático. Os corantes reativos, utilizados neste setor, apresentam vantagens no processo industrial por sua cor brilhante, excelente estabilidade e facilidade de aplicação. Entretanto, estes compostos apresentam alta recalcitrância, dificultando os processos de tratamento dos efluentes têxteis. Neste contexto, o uso de fungos basidiomicetos de ambientes marinhos vem demonstrando eficiência na biodegradação destes compostos. Diante disso, o presente estudo tem como objetivo ampliar o conhecimento do processo de degradação, descoloração e destoxificação do corante têxtil preto reativo 5 (PR5) pelo fungo de origem marinha Peniophora sp. CBMAI 1063. O fungo foi cultivado na condição otimizada de descoloração previamente estabelecida (Erlenmeyer contendo 50 mL de meio líquido constituído por 3 g L-1 de extrato de malte, 3 g L-1 de farelo de trigo e 15 mL de água do mar artificial a 1,2% de salinidade e pH 6,25) com a adição de seis indutores (ABTS, álcool veratrílico, cloreto de cálcio, 2,5-Dimethylaniline, seringaldazina e guaiacol) de forma independente para verificação da melhoria na descoloração e destoxificação do PR5. O experimento permaneceu ao abrigo da luz por 7 dias a 28ºC e 140 rpm. A análise de descoloração e da atividade das enzimas lignina peroxidase (LiP), manganês peroxidase (MnP) e lacase (Lac) foram realizadas utilizando o método de espectrofotometria UV/Visível. A análise de fitotoxicidade foi realizada utilizando Cucumis sativus como bioindicador e a análise de toxicidade aguda foi realizada utilizando o equipamento Microtox®500 e a bactéria Aliivibrio fischeri. Os melhores resultados para descoloração (aprox. 94%), foram obtidos no tratamento sem indutor (MOFF) e nos tratamentos com os indutores cloreto de cálcio (CaCl2) e guaiacol (Guai) (aprox. 90% e 71%, respectivamente). Quanto à toxicidade, o tratamento MOFF apresentou a maior taxa de destoxificação, frente aos outros tratamentos e por isso foi escolhido para as próximas análises. Os resultados das cinéticas de descoloração, destoxificação e degradação, revelaram que no terceiro dia houve resultados significativos para a descoloração (aprox. 80%), atividade da lacase (aprox. 250 U L-1) e manganês peroxidase (aprox. 60 U L-1), e destoxificação (aprox.47%). Nas análises de GC-MS foram encontrados metabólitos finais indicativos de degradação do corante PR5, como o ácido hexadecanóico, ácido oxálico e o ácido acético. Esses compostos apresentaram menor peso molecular e menor toxicidade, comparado ao composto original. Os dados derivados da análise transcriptômica dos genes diferencialmente expressos na presença do corante PR5, demonstraram a presença de transcritos relacionados às enzimas ligninolíticas (Lac, MnP e DyP), ao complexo citocromo P450, além de aldo-ceto redutases, aldeídos desidrogenases, glutationa-S-transferases, alfa/beta hidrolases e epóxido hidrolases, os quais possivelmente estão relacionadas ao processo de degradação e destoxificação do corante PR5. Os resultados obtidos no presente estudo, indicam que o fungo basidiomiceto de origem marinha Peniophora sp. CBMAI 1063 é capaz de descolorir, destoxificar e degradar o azocorante PR5 com e sem a adição de indutores, podendo ser um importante recurso microbiano para a biodegradação de compostos poluentes ambientais.
The textile industry is responsible for much of the environmental pollution due to the amount of textile effluents released into the aquatic environment. The reactive dyes, used in this sector, have advantages in the industrial process due to their bright color, excellent stability and ease of application. However, these compounds present high recalcitrance, making the treatment processes of textile effluents difficult. In this context, the use of basidiomycete fungi from marine environments has been demonstrating efficiency in the bioremediation of these compounds. In view of this, the present study aims to expand knowledge of the process of degradation, decolorization and detoxification of the textile dye reactive black 5 (RB5) by the marine fungus Peniophora sp. CBMAI 1063. The fungus was cultivated in the previously established optimized decolorization condition (Erlenmeyer flask containing 50 mL of liquid medium consisting of 3 g L-1 of malt extract, 3 g L-1 of wheat bran and 15 mL of artificial sea water at 1.2% salinity and pH 6.25) with the addition (independently) of six inducers (ABTS, veratryl alcohol, calcium chloride, 2,5-Dimethylaniline, syringaldazine and guaiacol) to verify the improvement in RB5 decolorization and detoxification. The experiment remained protected from light for 7 days at 28ºC and 140 rpm. The analysis of decolorization and activity of lignin peroxidase (LiP), manganese peroxidase (MnP) and laccase (Lac) enzymes were performed using the UV/Visible spectrophotometry method. The phytotoxicity analysis was performed using Cucumis sativus as a bioindicator and the acute toxicity analysis was performed using the Microtox®500 equipment and the bacteria Aliivibrio fischeri. The best results for decolorization (approx. 94%) were obtained in the treatment without inducer (MOFF) and in treatments with calcium chloride (CaCl2) and guaiacol (Guai) inducers (approx. 90% and 71%, respectively). As for toxicity, the MOFF treatment showed the highest detoxification rate compared to the other treatments and, therefore, was chosen for the next analyses. The results of the decolorization, detoxification and degradation kinetics revealed that on the third day there were significant results for decolorization (approx. 80%), laccase (approx. 250 U L-1) and manganese peroxidase (approx. 60 U L-1) activities, and detoxification (approx. 47%). In the GC-MS analyses, final metabolites indicative of degradation of the RB5 dye were found, such as hexadecanoic acid, oxalic acid and acetic acid. These compounds showed lower molecular weight and less toxicity compared to the original compound. The data derived from the transcriptomic analysis of genes differentially expressed in the presence of the RB5 dye, demonstrated the presence of transcripts related to ligninolytic enzymes (Lac, MnP and DyP), to the cytochrome P450 complex, in addition to aldo-keto reductases, aldehyde dehydrogenases, glutathione- S-transferases, alpha/beta hydrolases and epoxide hydrolases, which are possibly related to the RB5 dye degradation and detoxification process. The results obtained in the present study indicate that the marine basidiomycete fungus Peniophora sp. CBMAI 1063 is able to decolorize, detoxify and degrade the azo dye RB5 with and without the addition of inducers, and may be an important microbial resource for the bioremediation of environmentally polluting compounds.

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Palavras-chave

Fungos basidiomicetos, Biotecnologia ambiental, Degradação, Descoloração, Destoxificação, Basidiomycete fungi, Environmental biotechnology, Degradation, Decolorization, Detoxification

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