Estudio del efecto de enzimas ligninolíticas y celulolíticas obtenidas del hongo pleurotus ostreatus sobre una gramínea forrajera tropical

Abstract

La necesidad de buscar alternativas al petróleo, para suplir la demanda energética mundial, ha incentivado la producción de azúcares y etanol a partir de biomasa lignocelulósica. En este proceso juegan un papel muy importante las enzimas con alto poder deslignificante para facilitar la etapa de hidrólisis y obtención de azúcares. En el presente trabajo, se evaluó la obtención de un complejo enzimático lignocelulolítico mediante el cultivo sumergido de Pleurotus ostreatus y Panicum maximum como sustrato, y el efecto sobre su degradación. Se seleccionó esta gramínea entre ocho analizadas inicialmente, por su mayor productividad de biomasa, ya que la caracterización fisicoquímica en cuanto a celulosa y lignina fue similar en todas. Se analizó a nivel matraz el efecto de inductores metálicos, concentración de sustrato y tiempo sobre la actividad lacasa. Los valores que maximizaron esta actividad fueron: cobre 6,0 mM, manganeso 3,50 E-08 mM, cadmio 2,3 mM, gramínea 5,2% p/v y tiempo 9,6 días. Bajo estas condiciones, en biorreactor se alcanzó una actividad lacasa de 3819,2 U/L y una productividad volumétrica de 31,8 U/L/h, superiores 2,5 y 4,7 veces respectivamente, con relación a las obtenidas en matraz. Finalmente, se evaluó el efecto del complejo enzimático sobre la degradación de P. maximum, y se obtuvo un grado de deslignificación de 25,5% y de celulosa y hemicelulosa hidrolizada de 4,9% y 1,1% respectivamente. El extracto obtenido presentó alta actividad lacasa y capacidad de degradación parcial de lignina, por lo tanto, tiene aplicación no solo en procesos de obtención de azúcares, sino en la industria textil, en la oxidación de compuestos fenólicos, en biorremediación y en procesos de deslignificación en general. / Abstract. The need for alternatives to oil, to meet global energy demand, has encouraged the production of sugars and ethanol from lignocellulosic biomass. In this process, play a very important function the enzymes with high power of delignification to facilitate the hydrolysis step and obtaining sugars. In the present study, was evaluated the production of and lignocellulolytic enzyme complex by submerged culture of Pleurotus ostreatus and Panicum maximum as a substrate, and its effect on the degradation of the substrate. This grass was selected among eight tested initially at higher biomass productivity, as the physico-chemical characterization in terms of cellulose and lignin was similar in all. In flask, it was analyzed the effect of metal inductors, concentration of substrate and time on laccase activity. The values that maximized this activity were: copper 6.0 mM, manganese 3.50 E-08 mM, cadmium 2.3 mM, grass 5.2% w / v and time 9.6 days. Under these conditions, the bioreactor was achieved laccase activity of 3819.2 U / L and volumetric productivity of 31.8 U / L / h, 2.5 and 4.7 fold higher respectively compared to those obtained in the flask. Finally, it was evaluated the effect of the enzyme complex on the degradation of P. maximum, and obtained a degree of delignification 25.5%, hydrolyzed cellulose and hemicellulose 4.9% and 1.1% respectively. The extract obtained had high laccase activity and ability to partial degradation of lignin, therefore, applies not only in processes for obtaining sugar, but in the textile industry, in the oxidation of phenolic compounds, in bioremediation and delignification processes in general