Producción de enzimas ligninolíticas a partir de biomasa de Panicum maximum por Pleurotus ostreatus

Abstract

El uso de la biomasa como principal materia prima para el desarrollo de productos con alto impacto en la mercado, tales como enzimas lacasas y peroxidasas con aplicaciones en biorremediación , la industria del papel, textil, alimentos y farmacéutica; presenta un creciente interés. El objetivo de esta investigación fue estudiar la obtención de un extracto enzimático ligninolítico a partir de biomasa lignocelulósica de Panicum maximum por Pleurotus ostreatus mediante una fermentación líquida sumergida. La producción enzimática fue evaluada bajo tres diferentes fuentes de nitrógeno: Carbonato de amonio (NH4)2CO3, Sulfato de Amonio (NH4)2SO4 y Peptona a valores de pH inicial de 4.5, 6.0 y 7.5 y relaciones carbono nitrógeno (C/N) (10, 20 y 30). Los mayores niveles de actividad enzimática para lacasas (4450.70 U/L) y manganeso peroxidasas (528.20 U/L) fueron obtenidos con peptona bajo las siguientes condiciones: pH: 7.5, una relación de C/N= 10, a los de nueve días de incubación a 28ºC a 150 rpm. Adicionalmente se evaluaron diferentes concentraciones de inóculo obteniendo los niveles más altos de actividad específica (24054.88 U/L. g de biomasa) a los ocho días de incubación. Como última fase experimental se evaluaron el efecto de la aireación y agitación en un reactor agitado con 1.7 L de volumen de reacción, los títulos de actividad lacasa más altos fueron 2418.85 U/L con una agitación igual a 200 rpm y aireación de 2 vvm, al octavo día de fermentación a 28° C.

Abstract. The use of biomass as main feedstock for the development of products with high impact on market, such as laccases and peroxidases enzymes for different industrial applications, paper, textile, food and pharmaceutical; presents a growing interest. The objective of this investigation was to study obtaining a ligninolytic enzyme extract from lignocellulosic biomass of Panicum maximum by submerged liquid fermentation with Pleurotus ostreatus. Enzyme production was carried out with three different nitrogen sources: Ammonium carbonate (NH4) 2CO3, Ammonium Sulfate (NH4) 2SO4 and Peptone at pH 4.5, 6.0 and 7.5 and three different carbon to nitrogen ratio (C / N) (10, 20 and 30). The highest activities to laccases (4450.70 U / L) and peroxidases manganese (528.20 U / L) were obtained with peptone at the following conditions: pH: 7.5, and C / N = 10 after nine days incubation at 28 ° C at 150 rpm. Additionally different inoculum concentrations were evaluated, the highest levels of laccases specific activity (24054.88 U / L. G biomass) at eight days of incubation. Last experimental phase was to study the effect of the aeration and agitation in a stirred reactor with 1.7 L of reaction volume. Higher levels of laccase activity (2418.85 U / L) were obtained at 200 rpm and 2 vvm, after eighth day fermentation at 28 ° C.