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Aislamiento y evaluación de la actividad enzimática ligninolítica de macromicetos del estado de Veracruz, México

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Palabras clave: biotecnología ambiental, lacasa, manganeso peroxidasa, micobiota nativa, fermentación líquida y sólida RESUMEN La diversidad fúngica del estado de Veracruz, México, es una importante fuente para la obtención de enzimas con valor biotecnológico. El objetivo de este estudio fue aislar y evaluar cualitativa (placas de agar) y cuantitativamente (en fermentación líquida y sólida) la actividad enzimática ligninolítica de macromicetos nativos. De un total de 70 aislamientos, 41 presentaron actividad lacasa en la evaluación cualitativa. Por destacar en el ensayo cualitativo se seleccionaron las cepas Trametes maxima SM9, Pycnoporus sanguineus ACT1 y Daedalea elegans PM7 para la evaluación cuantita-tiva de la actividad lacasa y manganeso peroxidasa (MnP) en los medios de cultivo líquido: Bose, Koroljova y Sivakumar, así como en los residuos agroindustriales: paja de trigo, bagazo de caña y aserrín de pino. En el medio Sivakumar se detectó la mayor actividad lacasa y MnP. Trametes maxima SM9 presentó los valores más altos para lacasa (9121.8 U/mg de proteína) y MnP (477.9 U/mg de proteína), en segundo término estuvo P. sanguineus ACT1 (lacasa = 5422.2 U/mg de proteína y MnP = 41.0 U/mg de proteína) y Daedalea elegans PM7 (lacasa = 1784.2 U/mg de proteína y MnP = 40.0 U/mg de proteína). En fermentación sólida P. sanguineus ACT1 obtuvo la mayor actividad lacasa en paja de trigo (1409.0 U/mg de peso seco) y bagazo de caña (1404.8 U/mg de peso seco). Mientras que la actividad MnP fue mejor sobre bagazo de caña tanto para P. sanguineus ACT1 y T. maxima SM9 con 619.0 y 519.6 U/mg de peso seco, respectivamente. Las cepas Trametes maxima SM9 y P. sanguineus ACT1 son consideradas como buenas candidatas para la producción de lacasa y MnP.
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Rev. Int. Contam. Ambie. 32 (3) 339-351, 2016
DOI: 10.20937/RICA.2016.32.03.08
AISLAMIENTO Y EVALUACIÓN DE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA LIGNINOLÍTICA DE
MACROMICETOS DEL ESTADO DE VERACRUZ, MÉXICO
Wilberth CHAN CUPUL1*, Gabriela Patricia HEREDIA ABARCA2 y
Refugio RODRÍGUEZ VÁZQUEZ3
1 Laboratorio de Fitopatología y Control Biológico, Facultad de Ciencias Biológicas y Agropecuarias, Univer-
sidad de Colima, kilómetro 40 Autopista Colima-Manzanillo, Tecomán, Colima, México, C.P. 28100
2 Laboratorio de Micromicetos, Instituto de Ecología A. C. Carretera Antigua a Coatepec 351, El Haya, Xalapa,
Veracruz, México, C.P. 91070
3 Laboratorio de Xenobióticos, Centro de Investigación y de Estudios Avanzados, Instituto Politécnico Nacional.
Avenida IPN 2508, San Pedro Zacatenco, Ciudad de México, México, C.P. 07360
* Autor para correspondencia: wchan@ucol.mx
(Recibido mayo 2015; aceptado noviembre 2015)
Palabras clave: biotecnología ambiental, lacasa, manganeso peroxidasa, micobiota nativa, fermentación líquida
y sólida
RESUMEN
La diversidad fúngica del estado de Veracruz, México, es una importante fuente para la
obtención de enzimas con valor biotecnológico. El objetivo de este estudio fue aislar y
evaluar cualitativa (placas de agar) y cuantitativamente (en fermentación líquida
y sólida) la actividad enzimática ligninolítica de macromicetos nativos. De un total
de 70 aislamientos, 41 presentaron actividad lacasa en la evaluación cualitativa. Por
destacar en el ensayo cualitativo se seleccionaron las cepas Trametes maxima SM9,
Pycnoporus sanguineus ACT1 y Daedalea elegans PM7 para la evaluación cuantita-
tiva de la actividad lacasa y manganeso peroxidasa (MnP) en los medios de cultivo
líquido: Bose, Koroljova y Sivakumar, así como en los residuos agroindustriales: paja
de trigo, bagazo de caña y aserrín de pino. En el medio Sivakumar se detectó la mayor
actividad lacasa y MnP. Trametes maxima SM9 presentó los valores más altos para
lacasa (9121.8 U/mg de proteína) y MnP (477.9 U/mg de proteína), en segundo término
estuvo P. sanguineus ACT1 (lacasa = 5422.2 U/mg de proteína y MnP = 41.0 U/mg
de proteína) y Daedalea elegans PM7 (lacasa = 1784.2 U/mg de proteína y MnP =
40.0 U/mg de proteína). En fermentación sólida P. sanguineus ACT1 obtuvo la mayor
actividad lacasa en paja de trigo (1409.0 U/mg de peso seco) y bagazo de caña (1404.8
U/mg de peso seco). Mientras que la actividad MnP fue mejor sobre bagazo de caña
tanto para P. sanguineus ACT1 y T. maxima SM9 con 619.0 y 519.6 U/mg de peso
seco, respectivamente. Las cepas Trametes maxima SM9 y P. sanguineus ACT1 son
consideradas como buenas candidatas para la producción de lacasa y MnP.
Key words: environmental biotechnology, laccase, manganese peroxidase, native mycobiota, submerged and
solid state fermentation
W. Chan Cupul et al.
340
ABSTRACT
Fungal diversity in the state of Veracruz, Mexico, is a source of enzymes with bio-
technological value. The objective of this study was to isolate and evaluate quali-
tatively (in Petri dishes) and quantitatively (in liquid and solid fermentation) the
ligninolytic enzyme activities of native macromycetes. Seventy isolates were made,
and 41 showed laccase activity in the qualitative assessment. The best strains from
the qualitative assessment were Trametes maxima SM9, Pycnoporus sanguineus
ACT1 and Daedalea elegans PM7. These strains were chosen to evaluate the laccase
and manganese peroxidase (MnP) activities in Bose, Koroljova and Sivakumar liq-
uid culture media and for agroindustrial waste in wheat straw, sugar cane bagasse
and pine sawdust. The highest laccase and MnP activities were obtained in Sivakumar
culture medium. Trametes maxima showed the highest values for laccase (9121.8 U/
mg of protein) and MnP (477.9 U/mg of protein) activities, followed by P. sanguineus
ACT1 (laccase = 5422.2 U/mg of protein and MnP = 41.0 U/mg of protein) and D.
elegans PM7 (laccase = 1784.2 U/mg of protein and MnP = 40.0 U/mg of protein).
In regards to the solid state fermentation, P. sanguineus ACT1 produced the highest
laccase activity on wheat straw (1409.0 U/mg dry weight) and sugar cane bagasse
(1404.8 U/mg dry weigh). Meanwhile, MnP activities were higher in sugar cane ba-
gasse for P. sanguineus ACT1 and T. maxima SM9 with 619.0 and 519.6 U/mg dry
weight, respectively. Trametes maxima SM9 and P. sanguineus ACT1 are considered
good candidates for laccase and MnP production.
INTRODUCCIÓN
Los macromicetos lignícolas en su mayoría
pertenecen al grupo de los basidiomicetos y son
los organismos más ecientes en la degradación de
la lignina, polímero natural de estructura compleja
(Ruiz-Dueñas et al. 2014). Únicamente los hongos
ligninolíticos y especialmente, los macromicetos
lignícolas son capaces de mineralizar la lignina en
conjunto con los otros componentes de la madera
(Harris-Valle et al. 2014). En la degradación de
estos compuestos están involucradas algunas en-
zimas fúngicas extracelulares tales como la lacasa
(EC 1.10.3.2), manganeso peroxidasa (MnP, EC
1.11.1.14) y lignina peroxidasa (LiP, EC 1.11.1.13),
las cuales poseen múltiples aplicaciones biotecno-
lógicas en la industria papelera, textil, alimentaria,
farmacéutica y ambiental (Osma et al. 2014).
Estudios recientes mencionan que la prospec-
ción enzimática en la micobiota nativa es una
herramienta biotecnológica para enfrentar proble-
mas ambientales como la contaminación del agua
(Hernández-Luna et al. 2008, Tapia-Tussell et al.
2011 y Cruz-Ramírez et al. 2012). Se ha demostrado
que la micobiota nativa posee la habilidad para de-
colorar agua contaminada con azul ácido 74, verde
reactivo 19, rojo reactivo 195 (Tapia-Tussell et al.
2011), antraquinona, cristal violeta y colorantes tipo
azo (Hernández-Luna et al. 2008). Además, se ha
comprobado que las enzimas ligninolíticas poseen la
habilidad para transformar o degradar plaguicidas de
diferente grupo estructural tales como las triazinas
(Chan-Cupul et al. 2014), organoclorados (Marco-
Urrea y Reddy 2012), organofosforados (Huifang
et al. 2013), entre otros. Por lo tanto, el número
de investigaciones dirigidas hacia la búsqueda y
estudio de nuevas especies y cepas de macrohongos
lignícolas con alta capacidad para producir enzimas
ligninolíticas se ha incrementado considerablemente
en las últimas décadas (Fernández-Fernández et al.
2013).
En México, la diversidad fúngica se calcula entre
las 140 000 y 200 000 especies, de las cuales menos
del 10 % han sido estudiadas (Guzmán 1995). En
cuanto a macromicetos se han descrito aproximada-
mente 4 000 especies (Guzmán 1998). Respecto a la
magnitud de la riqueza de las especies fúngicas por
entidad federativa aún se está lejos de contar con un
conocimiento representativo. Sin embargo, el esta-
do de Veracruz posee el mayor número de especies
descritas, habiéndose registrado 1517 (Guzmán et al.
2003, Aguirre-Acosta et al. 2014). Pese a que México
es uno de los países con mayor diversidad fúngica,
se han realizados pocos estudios de prospección en-
zimática en macrohongos lignícolas para encontrar
especies productoras de enzimas de importancia
biotecnológica. Entre los estudios realizados destacan
los trabajos de Hernández-Luna et al. (2008), Tapia-
Tussell et al. (2011), Cruz-Ramírez et al. (2012) y
Chan-Cupul (2014) desarrollados con especímenes
ACTIVIDAD ENZIMÁTICA DE MACROMICETOS LIGNÍCOLAS 341
colectados en los estados de Nuevo León, Yucatán,
Hidalgo y Veracruz, respectivamente.
La prospección de la riqueza fúngica nativa en la
búsqueda de cepas con potencial para la producción
de enzimas de importancia biotecnológica, es una
actividad prioritaria ante la constante pérdida de
la biodiversidad de los ecosistemas locales. Por lo
tanto, el presente estudio tuvo como objetivos aislar
y seleccionar macromicetos nativos del estado de
Veracruz con potencial para la producción de en-
zimas ligninolíticas. Asimismo, para las cepas con
mayor potencial enzimático, se pretendió evaluar
su actividad lacasa y manganeso peroxidasa (MnP)
en tres medios de cultivo líquido y valorar así la
producción de ambas enzimas bajo condiciones de
fermentación sólida (paja de trigo, bagazo de caña
y aserrín de pino).
MATERIALES Y MÉTODOS
Colecta, aislamiento e identicación de macromi-
cetos lignícolas
Los carpóforos fueron colectados de diversos
sitios en nueve municipios del estado de Veracruz,
México en los meses de septiembre de 2011 a abril
de 2012 (Cuadro I). El aislamiento del micelio se
realizó a través de la desinfección de fragmentos
(0.5-1.0 cm2) de los carpóforos con hipoclorito de
sodio (5 %), alcohol etílico (70 %) y agua destilada.
Los fragmentos desinfectados fueron depositados
sobre placas con agar papa dextrosa (APD) suple-
mentado con cloranfenicol (Lab. Sophia, México) y
benomyl (Biesterfeld Co. USA) a una concentración
de 3 ppm, para evitar el crecimiento de bacterias y
hongos microscópicos (Chaparro et al. 2009). Las
placas inoculadas se incubaron a 25 ºC durante 8
días (d), el micelio emergente se transrió a cajas de
Petri con APD para la obtención de cultivos puros.
Las cepas aisladas se conservaron a 4 ºC en APD. La
identicación de los carpóforos (Fig. 1) que dieron
origen al micelio fueron identicados con base en
sus características morfológicas por medio de claves
taxonómicas especializadas (Gilbertson y Ryvarden
1987, Ryvarden 1991, Núñez y Ryvarden 2001,
Guzmán 2008).
Determinación cualitativa de la actividad enzimá-
tica ligninolítica
Para seleccionar las cepas enzimáticamente activas,
se realizaron ensayos de coloración del ácido 2,2’-azi-
no-bis[3-etilbenzotiazolin-6-sulfónico] (ABTS) en
el medio de cultivo descrito por Rubilar-Araneda
(2007), el cual contiene (g/L): glucosa (10), KH2PO4
(2), MgSO47H2O (0.5), CaCl22H2O (0.1), tartrato de
amonio (0.2), ABTS (0.2) y agar (22) a un pH de 5.5.
CUADRO I. MUNICIPIOS Y LOCALIDADES INCLUIDOS EN LA COLECTA DE MACROMICETOS LIGNÍCO-
LAS EN EL ESTADO DE VERACRUZ, MÉXICO
Municipio Localidades Clave Ubicación
Actopan Actopan ACT 19º30¨21.16” N, 96º 36¨31.23” O
Centro de Investigaciones Costeras la Mancha CLM 19º35¨36.96” N, 96º22´51.79” O
Acajete Mesa de hierba MH 19º32¨43.11” N, 96º 59¨43.11” O
Coatepec
Coatepec COA 19º28¨15.71” N, 96º 57¨31.12” O
Paso de la loma PM 19º30¨18.99” N, 96º 57¨19.62” O
Palo blanco PB 19º32¨15.71” N, 97º 00¨23.38” O
Huatusco Las cañadas CÑDA 19º09¨52.86” N, 96º 58¨48.84” O
San Andrés Tuxtlas
Adolfo Ruiz Cortines SAT 18º32¨58.90” N, 95º 09¨37.75” O
Santa Marta SM 18º19¨10.83” N, 94º 49¨55.69” O
Playa escondida PE 18º35¨32.68” N, 95º 03¨01.65” O
Tlalnelhuayocan Vega del Pixquiac VP 19º32¨21.23” N, 97º 00¨47.29” O
Veracruz Humedal Veracruzano HV 19º08¨35.70” N, 96º09´05.57” O
Xalapa
Santuario de bosque de niebla SBN 19º30¨48.53” N, 96º 56¨33.10” O
Jardín Botánico Francisco Javier Clavijero JB 19º30¨44.40” N, 96º56¨32.55” O
Parque vivero PV 19º30¨51.07” N, 96º 56¨38.53” O
Xico Cascadas de Texolo TXL 19º24¨06.55” N, 96º 59¨38.76” O
W. Chan Cupul et al.
342
El medio de cultivo se esterilizó en autoclave a 120 ºC
durante 15 min, el ABTS se añadió al enfriarse dicho
medio de cultivo a 40-45 ºC y se distribuyó en cajas
de Petri de 90 mm de Ø. Posteriormente, se extrajo
un disco de los hongos aislados en APD y se colocó
en el centro de la caja Petri, las placas se incubaron
25 ºC durante 8 d. La actividad enzimática (lacasa)
se consideró positiva ante la presencia de un halo de
oxidación de color verde-oscuro a verde-esmeralda
(Rubilar-Araneda 2007). Cada 24 h se cuanticó el
diámetro de la colonia del hongo y el diámetro del
halo de oxidación del ABTS mediante una escuadra
milimétrica. Con ambos valores, se calculó el índice
de potencia (IP) dividiendo el diámetro del halo de
oxidación entre el diámetro de crecimiento del micelio,
para cada cepa se inocularon cuatro placas.
Actividad enzimática ligninolítica en fermenta-
ción líquida
Se seleccionaron tres cepas aisladas con el mayor
IP para cuanticar la producción de lacasa y man-
ganeso peroxidasa (MnP) en tres diferentes medios
de cultivo líquido, los cuales fueron seleccionados
por ser reportados en literatura cientíca como me-
dios para la producción de enzimas ligninolíticas
(Cuadro II). Los medios de cultivo se esterilizaron
y se ajustaron a un pH de 4.5. Para la inoculación se
depositaron cuatro discos de micelio agar (5 mm de
Ø) en un matraz Erlenmeyer de 250 mL de capaci-
dad con 120 mL del medio de cultivo. Los matraces
inoculados fueron incubados en agitación orbital a
120 rpm, 25 ± 1 ºC y en ausencia de luz durante 12
d. Diariamente se extrajeron asépticamente alícuotas
de 3 mL del extracto de cultivo para la cuanticación
de la actividad de las enzimas lacasa y MnP, además
del contenido de proteína. Previo a la cuanticación
enzimática, el extracto de cultivo fue centrifugado a
7500 rpm durante 10 min para liberar el sobrenadante
de los restos celulares. Para cada cepa se emplearon
tres réplicas por medio de cultivo.
Actividad enzimática ligninolítica en fermenta-
ción sólida
Para conocer el potencial de las tres cepas con
mayor IP para la producción de enzimas en sustratos
orgánicos de bajo costo respecto a los cultivos en
medios líquidos, se evaluó la producción de lacasa
y MnP en tres sustratos agroindustriales disponibles
para el estado de Veracruz, los cuales fueron: paja de
trigo, bagazo de caña y aserrín de pino. Para ello, se
preparó el inóculo que consistió en la reproducción
masiva del micelio en semillas de sorgo (Sorghum
vulgare Pers.). Las semillas se tamizaron para elimi-
nar residuos y se hidrataron en agua por 24 h hasta
obtener aproximadamente un 75 % de humedad. En
bolsas de polipapel se depositaron 120 g de semillas
de sorgo hidratadas y se esterilizaron a 125 ºC por 15
min. Una vez que las semillas se enfriaron a tempe-
ratura ambiente, se abrieron las bolsas asépticamente
y se les depositaron 10 discos de micelio agar (5 mm
de Ø) de las cepas a estudiar. Las bolsas se incubaron
a 25 ± 1 ºC por 8 d. La bolsa con semillas de sorgo
colonizadas se consideró como inóculo (Mata et al.
2011).
Para el crecimiento de los hongos en los residuos
agroindustriales se homogeneizó cada sustrato a un
tamaño de partícula de 0.5 cm a través del trozado y
A
B
CD
Fig. 1. Carpóforos colectados en campo. A) Cymatoderma
elegans SBN4, B) Pleurotus sp. SBN8, C) Ganoderma
sp. PB1 y D) Trametes sp. SBN2
CUADRO II. COMPOSICIÓN NUTRIMENTAL (g/L)
DE LOS MEDIOS DE CULTIVO LÍQUIDO
EVALUADOS PARA LA PRODUCCIÓN DE
ENZIMAS LIGNINOLÍTICAS.
Componente Bose
et al. (2007)
Koroljova
et al. (1998)
Sivakumar
et al. (2010)
Glucosa 20 10.0 20.0
Extracto de
levadura 5.0 - 2.5
Peptona 2.0 3.0 -
KH2PO41.5 0.6 1.0
K2HPO4- 0.4 -
(NH4)2SO41.0 - 0.05
MgSO40.5 0.5 0.5
CaCl20.37 - 0.01
FeSO4- 0.0005 0.01
MnSO4- 0.05 0.001
ZnSO40.3 0.001 0.001
CuSO4- - 0.002
ACTIVIDAD ENZIMÁTICA DE MACROMICETOS LIGNÍCOLAS 343
tamizado. Se pesaron cinco g de cada residuo agro-
industrial, llevándolos al 100 % de su capacidad de
retención de humedad y se depositaron en matraces
Erlenmeyer de 250 mL de capacidad. Los matraces se
esterilizaron a 125 ºC durante 20 min, posteriormente
se les adicionó el inóculo preparado previamente al
5 % (0.5 g). Los matraces inoculados fueron incubados
estáticamente a 25 ± 1 ºC en ausencia de luz durante
30 d. Se emplearon tres réplicas para cada residuo
agroindustrial por cepa evaluada. Cada 72 h se co-
lectó asépticamente 0.5 g de residuo agroindustrial
para la cuanticación de la actividad lacasa, MnP y
contenido de proteína. Para ello, se realizó un extracto
enzimático que consistió en depositar 0.5 g de residuo
agroindustrial colonizado en un tubo falcón con 5 mL
de amortiguador acetato de sodio pH 4.5. Los tubos se
agitaron horizontalmente durante 20 min, posterior-
mente, fueron centrifugados a 5000 rpm durante 10
min para sedimentar las partículas sólidas. El sobre-
nadante se empleó para la cuanticación enzimática.
Evaluación de la actividad enzimática
Las actividades lacasa, MnP y contenido de pro-
teína se cuanticaron espectrofotométricamente. Para
la actividad lacasa fue por la oxidación del ABTS
(Sunil et al. 2011) a temperatura ambiente (27-25 ºC)
en una reacción que contiene 5.0 mM de ABTS (100 μL),
100 mM de amortiguador acetato de sodio (800 μL,
pH 4.5) y extracto enzimático (100 μL); el cambio
en la absorbancia se midió durante 5 min a 420
nm = 36000 mM/cm). Una unidad de actividad
lacasa (U) se denió como la cantidad de enzima
requerida para oxidar 1 μmol de ABTS/mL/min
y se expresó como actividad especíca (U/mg de
proteína o U/mg de peso seco) y volumétrica (U/L)
tanto en la fermentación líquida como en la sólida.
La actividad MnP se determinó por el método de
Glenn y Gold (1983). La mezcla de reacción contenía
lactato de sodio 25 mM (50 μL), MnSO4 2 mM (50 μL),
albúmina de huevo al 0.1 % (50 μL), rojo fenol al
2 % (50 μL), amorgituador succinato-lactato (pH 4.5)
20 mM (50 μL) y extracto enzimático (700 μL). La
reacción se inició al adicionar 50 μL de H2O2 (2 mM)
y se detuvo a los cinco min con 50 μL de NaOH (2 N).
La absorbancia fue leída contra un testigo sin MnSO4
en la reacción. El coeciente de extinción molar del
rojo fenol bajo las condiciones de reacción fue de 4460
mM/cm. Una actividad MnP (U) se denió como la
cantidad de enzima requerida para transformar 1 μmol
de rojo fenol/mL/min y se expresó como actividad
especíca (U/mg de proteína o U/mg de peso seco)
y volumétrica (U/L) tanto en la fermentación líquida
como en la sólida.
El contenido de proteína total en fermentación
líquida se cuanticó a través del método de Bradford
en el que se emplea una curva patrón con valores co-
nocidos (0, 0.0062, 0.0125, 0.025, 0.05, 0.1 y 0.2 mg/
mL) y albúmina de suero bovino como estándar. La
curva patrón fue de Y = 0.1615 C − 0.0125 (Y = ab-
sorbancia, C = concentración de proteína en mg/mL,
R2 = 0.998).
Análisis de datos
Una vez probados los supuestos de normalidad y
homocedasticidad, se realizaron análisis de varianza
de una ruta y la comparación de medias para deter-
minar los valores signicativamente diferentes entre
los valores máximos de la actividad lacasa y MnP por
cada cepa, medio de cultivo y residuo agroindustrial
empleado con el paquete Statgraphics Plus 5.1.
RESULTADOS
Colecta, aislamiento y actividad enzimática cua-
litativa
A partir de 105 ejemplares colectados, se ob-
tuvieron 70 aislamientos (datos no mostrados)
de macromicetos lignícolas nativos del estado de
Veracruz, 41 de ellos presentaron actividad lacasa
(Fig. 2). Las cepas fueron ubicadas en los géneros
Pleurotus, Pycnoporus, Trametes, Stereum, Trichap-
tum, Ganoderma, Schizophyllum, Lenzites, Xilaria,
Daedalea, Cymatoderma, Dictyopanus, Polyporus,
Lentinellus, Hexagonia, Phellinus y Pogonomyces.
El hongo Cymatoderma elegans SBN4 presentó el
mayor IP con un valor de 33.4, seguido por Pleurotus
sp. SBN8, Pycnoporus sanguineus ACT1, Pleuro-
tus djamor COA1, P. sanguineus SBN3, Trametes
maxima SM9 y Trametes sp. SBN2, con 19.6, 16.0,
AB
Fig. 2. Valoración cualitativa de la actividad lacasa. A) Cepa
con actividad lacasa y B) Cepa sin actividad lacasa. El
círculo rojo corresponde al halo de oxidación del ABTS y
el círculo amarillo corresponde al crecimiento diametral
del micelio del hongo
W. Chan Cupul et al.
344
15.2, 13.8, 13.0 y 12.9, respectivamente (Fig. 3). Sin
embargo, a pesar de que C. elegans SBN4 presentó
el IP más alto, no fue seleccionado para los estudios
subsecuentes debido a que produjo una escasa acti-
vidad lacasa en la evaluación cuantitativa (datos no
mostrados). Por lo tanto, únicamente fueron selec-
cionados los aislamientos Pycnoporus sanguineus
ACT1 (IP = 16.0), Trametes maxima SM9 (IP = 13.0)
y Daedalea elegans PM7 (IP = 4.9), los cuales pre-
sentaron una suciente y conable actividad lacasa
en una prueba cuantitativa. La determinación del
IP empleando el halo de coloración del ABTS y el
diámetro de la colonia resultó una herramienta fácil,
rápida y económica para seleccionar los aislamientos
que poseen la actividad lacasa. El valor del IP es
un resultado arbitrario y no determina el potencial
de un aislamiento para la producción de lacasa en
fermentación sólida o líquida.
Actividad enzimática ligninolítica en fermenta-
ción líquida
En este ensayo la cepa T. maxima SM9 mostró la
mayor actividad lacasa a los 7 d en el medio de cultivo
Sivakumar con 9121.8 U/mg de proteína (32867.9 U/L,
Fig. 4E). Este valor fue signicativamente mayor
(F = 25.3, P = 0.001) a las máximas actividades
encontradas en el mismo medio de cultivo con D. ele-
gans PM7 (Fig. 4A) y P. sanguineus ACT1 (Fig. 4C),
al presentar una actividad lacasa de 1784.2 U/mg
proteína (4349.4 U/L, a los 7 d) y 5422.2 U/mg
proteína (16 256.5 U/L, a los 8 d), respectivamente.
En cuanto a la actividad MnP ocurrió algo similar
a la actividad lacasa. En el medio de cultivo Sivaku-
mar con la cepa T. maxima SM9 se obtuvo la mayor
actividad de la enzima con 477.9 U/mg de proteína
(1700.8 U/L) a los 7 d de cultivo (Fig. 4F). Este valor
fue signicativamente mayor (F = 37.2, P = 0.0004)
a las máximas actividades obtenidas en el mismo
medio de cultivo con D. elegans PM7 (Fig. 4B)
y P. sanguineus ACT1 (Fig. 4D), al mostrar una
actividad MnP de 40.0 U/mg de proteína (83.8 U/L,
a los 8 d) y 41.0 U/mg de proteína (146.0 U/L, a los
5 d), respectivamente.
En los medios de cultivo Bose y Koroljova se
detectaron bajas actividades lacasa y MnP para los
tres aislamientos evaluados. En el medio de cultivo
Bose la mayor actividad lacasa fue de 6.7 (22.0 U/L,
a los 8 d), 3.1 (7.9 U/L, a los 3 d) y 12.9 (28.6 U/L, a
20
Í
ndice de potencia (IP)
30
40
10
0
Cymatoderma elegans (SBN4)
Pleurotus sp. (SBN8)
P. saguineus (ACT1)
P. sanguineus (ACT1)
Trametes maxima (SM9)
Trametes sp. (SBN2)
Stereum hirsutum (PM6)
Dictyopanus pusillius (PM2)
Trichaptum biformis (MH1)
Hymenochaete rheicolor (SAT2)
Phellinus gilvus (PV1)
Trichaptum sp. (SBN8)
Echinochaete sp. (SBN7)
Stereopsis burtianum (SAT3)
Aislamientos (cepas)
Polyporus sp. (SAT1)
Trametes versicolor (PB3)
Trametes sp. (PB2)
Xilaria sp. (VP3)
P. sanguineus (PM4)
Ganoderma sp. (PB1)
Lentinellus sp. (MH3)
Trametes villosa (VP2)
Trichaptum biformis (PV2)
Trametes sp. (SBN9)
Daedalea elegans (PM7)
Lenzites sp. (VP1)
Trichaptum sp. (MH2)
Hexagonia sp. (PB4)
Phellinus rimosus (PE3)
Trichaptum sp. (CÑDA1)
Ganoderma sp. (JB1)
Stereum ostrea (PV4)
Stereum sp. (CÑDA2)
Trametes sp. (SAT 4)
Schizophyllum commune (PE1)
Trametes villosa (PM9)
Trichaptum sp. (TXL1)
Stereum sp. (PE6)
Trametes sp. (CLM1)
Pogonomyces hydnoides (HV1)
Pleurotus djamor (COA1)
Fig. 3. Índice de potencia de la actividad cualitativa de lacasa en macromicetos lignícolas nativos del estado de Veracruz,
México (media ± error estándar, n = 4).
ACTIVIDAD ENZIMÁTICA DE MACROMICETOS LIGNÍCOLAS 345
los 12 d) U/mg de proteína para D. elegans PM7, P.
sanguineus ACT1 y T. maxima SM9, respectivamente
(Fig. 4A, C y E). Mientras que para la actividad MnP,
la mayor fue de 5.5 (16.2 U/L, a los 6 d), 2.7 (7.0
U/L, a los 3 d) y 1.3 (3.3 U/L, a los 8 d) U/mg de
proteína para D. elegans PM7, P. sanguineus ACT1
y T. maxima SM9, respectivamente (Fig. 4B, D y F).
En cuanto a la actividad lacasa en el medio de cultivo
Koroljova, las máximas fueron de 13.6 (29.4 U/L,
a los 10 d), 673.0 (1379.9 U/L, a los 4 d) y 604.5
(1899.7 U/L, a los 9 d) U/mg de proteína en D. ele-
gans PM7, P. sanguineus ACT1 y T. maxima SM9,
respectivamente (Fig. 4A, C y E). Por su parte, las
máximas actividades de la MnP en el medio Korol-
jova para D. elegans PM7, P. sanguineus ACT1 y T.
maxima SM9 fueron de 1.8 (3.6 U/L, a los 4 d), 22.8
(43.7 U/L, a los 4 d) y 37.6 (73.0 U/L, a los 6 d) U/
mg de proteína, respectivamente (Fig. 4B, D y F).
2000
A)
1500
1000
Actividad lacasa (U/mg proteína)
500
0
012345
Días de cultivo
678
Bose
9101112
SivakumarKoroljova
8000 C)
6000
4000
Actividad lacasa (U/mg proteína)
2000
0
012345
Días de cultivo
678910 11 12
60
B)
45
30
Actividad MnP (U/mg proteína)
15
0
012345
Días de cultivo
678910 11 12
60 D)
45
30
Actividad MnP (U/mg proteína)
15
0
012345
Días de cultivo
678910 11 12
12000 E)
9000
6000
Actividad lacasa (U/mg proteína)
3000
0
012345
Días de cultivo
678910 11 12
600 F)
450
300
Actividad MnP (U/mg proteína)
150
0
012345
Días de cultivo
678910 11 12
Fig. 4. Actividad lacasa y manganeso peroxidasa (MnP) de Daedalea elegans PM7 (A y B), Pycnoporus sanguineus ACT1 (C y D)
y Trametes maxima SM9 (E y F) en tres medios de cultivo en fermentación líquida: Bose ( ), Koroljova (▼) y Sivakumar
(). Media ± error estándar (n = 3).
W. Chan Cupul et al.
346
Actividad enzimática ligninolítica en fermenta-
ción sólida
Se evaluó la actividad lacasa y MnP de los aisla-
mientos D. elegans PM7, P. sanguineus ACT1 y T.
maxima SM9 sobre paja de trigo, bagazo de caña y
aserrín de pino. En este ensayo la máxima actividad
lacasa se obtuvo con el hongo P. sanguineus ACT1
cultivado sobre paja de trigo (a los 15 d) y sobre baga-
zo de caña (a los 6 d) con 1409.0 U/mg de peso seco
(118.2 U/L) y 1404.8 U/mg de peso seco (76.7 U/L),
respectivamente (Fig. 5C). Ambos valores fueron
estadísticamente mayores (F = 12.9, P = 0.002) a la
máxima actividad lacasa de D. elegans PM7 (a los
21 d) obtenida sobre paja de trigo con 133.9 U/mg de
peso seco (27.2 U/L; Fig. 5A). Sin embargo, la máxi-
ma actividad lacasa de T. maxima SM9 obtenida en
bagazo de caña (874.4 U/mg de peso seco = 62.1 U/L)
a los 3 d de cultivo (Fig. 5E) fue estadísticamente
Fig. 5. Actividad lacasa y manganeso peroxidasa (MnP) de Daedalea elegans PM7 (A y B), Pycnoporus sanguineus ACT1 (C y D) y
Trametes maxima SM9 (E y F) en fermentación sólida en tres residuos agroindustriales: paja de trigo ( ), bagazo de caña (▼)
y aserrín de pino (). Media ± error estándar (n = 3).
200
A)
150
100
Actividad lacasa
(U/mg de peso seco)
50
0
036912
Días de cultivo
15 18 21 24 27 30
Aserrín de pinoPaja de trigo Bagazo de caña
2000 C)
1500
1000
Actividad lacasa
(U/mg de peso seco)
500
0
036912
Días de cultivo
15 18 21 24 27 30
300
B)
200
Actividad MnP
(U/mg de peso seco)
100
0
036912
Días de cultivo
15 18 21 24 27 30
800 D)
400
600
Actividad MnP
(U/mg de peso seco)
200
0
036912
Días de cultivo
15 18 21 24 27 30
800 F)
400
600
Actividad MnP
(U/mg de peso seco)
200
0
036912
Días de cultivo
15 18 21 24 27 30
2000 E)
1500
1000
Actividad lacasa
(U/mg de peso seco)
500
0
036912
Días de cultivo
15 18 21 24 27 30
ACTIVIDAD ENZIMÁTICA DE MACROMICETOS LIGNÍCOLAS 347
igual (F = 2.54, P = 0.159) a las máximas actividades
obtenidas por P. sanguineus ACT1 cultivado sobre
paja de trigo (1409.0 U/mg de peso seco = 118.2 U/L)
y bagazo de caña (1404.8 U/mg de peso seco = 76.7 U/L;
Fig. 5C). Aún sobre aserrín de pino, P. sanguineus
ACT1 (990.4 U/mg de peso seco = 100.1 U/L, a los
6 d, Fig. 5C) obtuvo signicativamente (F = 32.9,
P = 0.006) una mayor actividad lacasa en compara-
ción con T. maxima SM9 (587.9 U/mg de peso seco
= 60.2 U/L, a los 6 d, Fig. 5E) y D. elegans PM7
(11.8 U/mg de peso seco = 2.1 U/L, a los 9 d) esta-
blecidos sobre el mismo sustrato (Fig. 5A).
En cuanto a la actividad MnP, el bagazo de caña
resultó mejor sustrato para la producción de la enzi-
ma para los hongos P. sanguineus ACT1 (a los 12 d)
y T. maxima SM9 (a los 27 d) con 619.0 (33.8 U/L)
y 519.6 (36.9 U/L) U/mg de peso seco (Fig. 5D y F),
respectivamente. Ambos valores fueron signicativa-
mente mayores (F = 16.3, P = 0.003) a la máxima acti-
vidad MnP de D. elegans PM7 (Fig. 5B) producida en
el mismo sustrato (65.6 U/mg de peso seco = 18.2 U/L)
a los 12 d. En cuanto a la paja de trigo, resultó ser
signicativamente (F = 76.26, P = 0.0001) un mejor
sustrato para la producción de MnP en P. sangui-
neus ACT1 (397.0 U/mg de peso seco = 33.3 U/L,
a los 12 d, Fig. 5D), aunque no con T. maxima SM9
(175.8 U/mg de peso seco = 30.6 U/L, a los 18 d, Fig. 5F)
y D. elegans PM7 (115.4 U/mg de peso seco = 23.4 U/L,
a los 6 d, Fig. 4B). Mientras que para el aserrín
de pino, al comparar las máximas actividades, no
se encontró diferencia signicativa (F = 1.27, P =
0.34) para la producción de MnP en los tres hongos
evaluados, las actividades MnP fueron de 243.5
(13.6 U/L), 317.4 (32.0 U/L) y 250.8 (25.6 U/L)
U/mg de peso seco para D. elegans PM7 (a los 9 d,
Fig. 5B), P. sanguineus ACT1 (a los 12 d, Fig. 5D) y
T. maxima SM9 (a los 21 d, Fig. 5F), respectivamente.
DISCUSIÓN
En el presente estudio se cuanticó la actividad
enzimática ligninolítica de macromicetos nativos del
estado de Veracruz. Hasta la fecha son limitados los
estudios enfocados en la búsqueda de especies fúngi-
cas con alto potencial para la producción de enzimas
ligninolíticas (Tapia-Tussell et al. 2011). Una herra-
mienta fácil y económica para conocer la habilidad de
una cepa para producir enzimas ligninolíticas como
la lacasa, es la determinación cualitativa a través del
halo de oxidación del ABTS (Rubilar-Araneda 2007,
Sunil et al. 2011). Con este halo se calculó el índice
de potencia (IP), denido como la relación del halo
de oxidación y el crecimiento del micelio, este IP
ha sido empleado en estudios similares (Márquez-
Ortega 2004, Cruz-Ramírez et al. 2012, Antonio-
Revuelta 2013). Sin embargo, el IP es un valor que
sobreestima la actividad enzimática de una cepa, al no
dar un valor preciso de su actividad. En este trabajo
se observó que la cepa con mayor IP (Cymatoderma
elegans SBN4) no fue precisamente la que produjo
más actividad lacasa en fermentación líquida o sólida,
de hecho no fue seleccionada para tales estudios al
presentar la mínima actividad lacasa en el cultivo
líquido. La oxidación del ABTS y la formación del
halo de oxidación, puede haber sido ocasionada por
otras peroxidasas fúngicas (aril-alcohol oxidasa,
glucosa oxidasa) o por radicales libres (H2O2 u OH).
La actividad lacasa y MnP en fermentación líquida
se vio favorecida en el medio de cultivo Sivakumar
en las tres especies evaluadas. El medio de cultivo
Sivakumar posee la misma fuente y cantidad de
carbono (glucosa) que el medio Bose. Sin embargo,
posee menos cantidad de nitrógeno ((NH4)2SO4 y
extracto de levadura), CaCl2, MgSO4 y KH2PO4. Es
posible que la baja concentración de estos elemen-
tos en el medio de cultivo Sivakumar favoreciera
la producción de ambas enzimas. Las enzimas lig-
ninolíticas son producidas durante el metabolismo
secundario bajo condiciones limitadas de nitrógeno
(Kaal et al. 1995). Asimismo, en macromicetos lig-
nícolas Jegatheesan et al. (2012) y Chan-Cupul et
al. (2014) han reportado que concentraciones bajas
de CaCl2 favorecen la actividad lacasa (0.1 mg/L) y
MnP (0.01 mg/L), respectivamente. La función del
CaCl2 en el medio de cultivo es mantener la estructura
y estabilidad de ambas enzimas. Del mismo modo,
Stoilova et al. (2010) sugieren que concentraciones
bajas de MgSO4 contribuyen a mantener la estabi-
lidad de la lacasa durante periodos prolongados de
incubación. Sin embargo, las altas concentraciones
de sales ((NH4)2SO4, CaCl2, MgSO4 y KH2PO4) en el
medio de cultivo incrementan su potencial osmótico
y en consecuencia, se puede reducir el crecimiento
del micelio (Beever y Laracy 1986).
Aunado a lo anterior, el medio de cultivo Sivakumar,
a diferencia del medio Bose, posee CuSO4 (0.001 g/L)
y MnSO4 (0.002 g/L) en bajas concentraciones, ambos
elementos son conocidos como inductores de lacasa
(Fonseca et al. 2010) y MnP (Kamitsuji et al. 2005),
respectivamente. El medio de cultivo Koroljova po-
see 50 % menos contenido de carbono (glucosa) en
comparación con los medios Bose y Sivakumar. El
contenido de carbono y el tipo de fuente son factores
que inuyen en la producción de enzimas ligninolíticas
(Elisashvili et al. 2011). Por lo tanto, podría ser que el
W. Chan Cupul et al.
348
bajo contenido de carbono en el medio Koroljova sea
la razón de haber encontrado menos actividad lacasa
y MnP en comparación con el medio Sivakumar. Ade-
más, el medio Koroljova carece de CuSO4, compuesto
inductor de lacasas (Shutova et al. 2008).
Los valores obtenidos indican que la cepa de T.
maxima SM9 presenta una alta producción de lacasa,
al menos en el medio de cultivo Sivakumar. La maxi-
ma actividad lacasa alcanzada por T. maxima SM9
se obtuvo a los 7 d de cultivo (9121.8 U/mg de pro-
teína = 32867.9 U/L), valor mucho mayor que otras
reportadas para la misma especie por Songulashvili
et al. (2007) y Elisashvili et al. (2011) con 13 500.0
y 8600.0 U/L, respectivamente. Es bien conocido
que el género Trametes es productor de lacasas, entre
las especies reportadas están Trametes versicolor
(1200 U/L, Rodríguez-Couto et al. 2002), Trametes
ochracea (3900.0 U/L, Elisashvili et al. 2011) y
Trametes trogii (14 200.0 U/L, Zouari et al. 2006).
Sin embargo, los valores reportados son menores
a los obtenidos con T. maxima SM9. Asimismo, T.
maxima SM9 resultó excelente productor de MnP
en el medio de cultivo Sivakumar con 477.9 U/mg
proteína (=1700.8 U/L), valor superior al reportado
para una cepa de T. maxima (610 U/L) por Elisashvili
et al. (2011). Inclusive, otras especies de Trametes
presentan menor actividad MnP, por ejemplo: Tra-
metes zonata (360 U/L, Songulashvili et al. 2007),
Trametes unicolor (590 U/L, Elisashvili et al. 2011)
y Trametes versicolor (150 U/L, Lorenzo et al. 2002).
Adicionalmente, P. sanguineus ACT1 destacó por
su buena producción de lacasa y MnP. Al igual que
con T. maxima SM9, el medio de cultivo Sivakumar
permitió la mayor producción de dicha enzima por
P. sanguineus ACT1. Las máximas actividades para
lacasa y MnP fueron de 5422.2 U/mg de proteína
(16 256.5 U/L) y 41.5 U/mg de proteína (146.0 U/L),
respectivamente. La actividad lacasa obtenida por P.
sanguineus ACT1 es ligeramente menor a la actividad
reportada por Ramírez-Cavazos et al. (2014) con una
cepa nativa del noreste de México, la cual presentó
20 000 U/L en un medio enriquecido con jugo de
tomate y glucosa/bactopeptona. La actividad MnP de
P. sanguineus ha sido menos estudiada en compara-
ción con la de la lacasa. Al respecto, Watanabe et al.
(2012) reportaron una baja actividad de MnP (0.08
ABS/min) con una cepa de P. sanguineus cultivada en
euentes de la industria farmacéutica. Sin embargo,
los valores reportados por Watanabe et al. (2012) no
se pueden comparar con los de este estudio debido a
que fueron presentados con una unidad de medición
(ABS/min) diferente a la empleada en este trabajo
(U/L y U/mg de proteína).
La actividad enzimática ligninolítica (lacasa y
MnP) en macromicetos lignícolas depende de la
composición del medio de cultivo empleado para su
producción y es regulada por diversos nutrientes tales
como la glucosa, nitrógeno y iones metálicos (Cu2+,
Mn2+, Mg2+, Fe2+) (Elisashvili et al. 2011). Además,
la producción de lacasa y MnP se ve afectada por
numerosos factores involucrados en el cultivo tales
como la composición y la fuente de nutrientes (C y N),
el pH, la temperatura, la agitación y la presencia de
inductores como etanol, alcohol veratrílico, compues-
tos análogos de la lignina, etcétera (Rodríguez-Couto
et al. 2002).
La fermentación sólida para la producción de
enzimas resulta más económica que la fermentación
líquida en medios de cultivo con ausencia de induc-
tores enzimáticos (Demir et al. 2011). Por lo tanto,
si se desea producir enzimas con menor impacto am-
biental y a menor costo, la fermentación sólida es una
alternativa a considerar. Los resultados del presente
estudio indican que la paja de trigo permitió la mayor
actividad lacasa en D. elegans PM7 (133.8 U/mg
de peso seco a los 21 d) y P. sanguineus ACT1
(1408.9 U/mg de proteína a los 15 d), mientras que
en el bagazo de caña, T. maxima SM9 produjo su
máxima actividad lacasa (874.4 U/mg de peso seco
a los 3 d). En cuanto a la actividad MnP, las cepas P.
sanguineus ACT1 (619.0 U/mg de peso seco a los
12 d) y T. maxima SM9 (519.5 U/mg de peso seco a
los 27 d), presentaron la mayor actividad MnP sobre
bagazo de caña. Para D. elegans PM7, en el aserrín
de pino fue que se produjo la mayor actividad MnP
(243.4 U/mg de peso seco a los 9 d). En fermentación
sólida P. sanguineus ACT1 fue el hongo con mayor
actividad lacasa y MnP, dejando en segundo término
a T. maxima SM9 y D. elegans PM7. En la fermenta-
ción líquida fue T. maxima SM9 el hongo con mayor
actividad lacasa, dejando en segundo término a P.
sanguineus ACT1 y D. elegans PM7.
La composición química de los sustratos agroin-
dustriales diere entre sí. De acuerdo con el trabajo
de López-Miranda et al. (2009) y Prinsen (2010), la
paja de trigo (16.85 %) y el bagazo de caña (23.09 %)
poseen menos lignina en comparación con el aserrín de
pino (26.5 %), y puede ser que el menor contenido de
lignina en la paja de trigo y el bagazo de caña facilite
la accesibilidad a la celulosa, fuente de carbono para
el crecimiento fúngico y síntesis enzimática. Esto
da como resultado que la paja de trigo sea el mejor
sustrato para la producción de lacasa, al menos en D.
elegans PM7 y P. sanguineus ACT1. Por otra parte, el
bagazo de caña resultó mejor sustrato para la produc-
ción de MnP, al menos en P. sanguineus ACT1 y en
ACTIVIDAD ENZIMÁTICA DE MACROMICETOS LIGNÍCOLAS 349
T. maxima SM9. Mientras que D. elegans PM7 prerió
el aserrín de pino. Sin embargo, no se debe descartar
que la síntesis de enzimas ligninolíticas es una carac-
terística especies-cepa dependiente y que, además,
la fuentes y composiciones nutrimentales tanto de
cultivos líquidos y sustratos agroindustriales son un
factor más a considerar en la producción de enzimas.
Este trabajo es una plataforma para continuar es-
tudiando la micobiota nativa del estado de Veracruz,
si se desea conservar el germoplasma fúngico a través
de ceparios ante la constante pérdida de diversidad.
Además de ser una antesala necesaria para los estu-
dios sobre micorremediación en ambientes acuáticos
y edácos contaminados en el estado de Veracruz.
CONCLUSIONES
Por la amplia diversidad fúngica que prolife-
ra en el estado en Veracruz es factible encontrar
ejemplares de basidiomicetos lignícolas con poten-
cial para la producción de enzimas ligninolíticas.
Cuando se tiene un gran número de cepas fúngicas,
la determinación del IP empleando la detección
cualitativa de lacasas a través del halo de oxida-
ción del ABTS, es una herramienta fácil, rápida
y económica para seleccionar cepas productoras
de lacasa. Sin embargo, es necesario realizar una
evaluación cuantitativa en fermentación líquida
para determinar si la cepa realmente produce la
enzima. En fermentación líquida la cepa T. maxima
SM9 destacó por su alta producción de lacasa y
MnP. En el medio de cultivo Sivakumar las especies
probadas tuvieron la mayor producción de lacasa y
MnP. En fermentación sólida, P. sanguineus ACT1
destacó por su alta actividad lacasa tanto en paja de
trigo como en bagazo de caña. Mientras que para la
actividad MnP, las especies indicadas para producir
la enzima son T. maxima SM9 y P. sanguineus ACT1
y el sustrato ideal para ello es el bagazo de caña.
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... It has been established that the solid state fermentation (SSF) system with a previously submerged fermentation is suitable to study the morphological and metabolic differences in the growth of fungi with ligninolytic activity, as well as for the study of enzymes [17]. SSF is defined as the growth of microorganisms on solid materials in the absence or near absence of free water (minimum 12% [18]) and is considered an accessible, low-cost and environmentally friendly system that can be used with various materials high in lignocellulose, such as agricultural by-products, industrial wastes, among others, delivering value-added products or compounds [19][20][21]. SSF is a polyfactorial event, in which the fungus, its enzymes, the physical structure of the substrate, physiological factors of fermentation and cultivation, and nutritional conditions have an important role in controlling lignin degradation and digestibility of the fermented substrate [6]. On the other side, submerged fermentation involves the nurturing of microorganisms in high oxygen concentrated liquid nutrient medium. ...
... For example, a It has been established that the solid state fermentation (SSF) system with a previously submerged fermentation is suitable to study the morphological and metabolic differences in the growth of fungi with ligninolytic activity, as well as for the study of enzymes [17]. SSF is defined as the growth of microorganisms on solid materials in the absence or near absence of free water (minimum 12% [18]) and is considered an accessible, low-cost and environmentally friendly system that can be used with various materials high in lignocellulose, such as agricultural by-products, industrial wastes, among others, delivering value-added products or compounds [19][20][21]. SSF is a polyfactorial event, in which the fungus, its enzymes, the physical structure of the substrate, physiological factors of fermentation and cultivation, and nutritional conditions have an important role in controlling lignin degradation and digestibility of the fermented substrate [6]. On the other side, submerged fermentation involves the nurturing of microorganisms in high oxygen concentrated liquid nutrient medium. ...
... Briefly, 1 g of the biomass mixture (mycelium and Hagen medium) was ground with 10 mL of acetate buffer (pH 4.5) in sand, filtered (filter paper Whatman N • 1), and centrifuged at 5000 rpm at 4 • C for 20 min. The supernatant was removed and stored at −80 • C until the determination of enzymatic activity (between 3-5 days) [19,34,36]. ...
Article
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Carbohydrates from lignocellulosic feed can be released by basidiomycete fungi for ruminal fermentation. This study aimed to evaluate the bioconversion of hay of ryegrass-fescue (Lolium perenne—Festuca arundinácea) by solid state fermentation with Pleurotus ostreatus, to obtain superior quality hay. After only 14 days of fermentation, crude protein (CP) (4.73 to 5.16%), and non-fibrous carbohydrates (NFC) (20.84 to 25.04%) increased, while neutral detergent fiber (NDF) (68.72 to 64.87%) and acid detergent lignin (5.88 to 1.98% ) decreased. The enzymatic biodegradation carried out by P. ostreatus was verified, through measurements of enzymatic activity. Lignin peroxidase (LiP) and laccase (Lac) reached the higher activity on day 14 (19.51 U/L and 34.17 U/L, respectively), whereas manganese peroxidase (MnP) displayed stability up to 21 days of fermentation (between 6.54 and 7.75 U/L). In conclusion, results indicate that lignocellulosic feed bioconversion by P. ostreatus is promising to improve the ruminal fermentation of fibrous feedstocks and 14 days were considered to be optimal for hay fermentation.
... The potency index was recorded as the potential of the halo produced by the strain with a qualitative estimation; however, this PI is not explicitly related to the quantification of the enzyme expressed by the fungus [18,35]. The secretion of several enzymes by the same fungus was vital for the quantitative evaluation phase, i.e., Neonothopanus sp. ...
Article
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The humid tropical environment provides an ideal place for developing a high diversity of plants; this is why it is an interesting site for the enzymatic bioprospecting of fungi that are responsible for the recycling of organic matter in an efficient and accelerated way and whose enzymes could have multiple biotechnological applications. For this study, 1250 isolates of macroscopic and microscopic fungal morphotypes were collected from soil, leaf litter, and wood. One hundred and fifty strains (50 from each source) were selected for the enzymatic screening. From the first phase, 51 strains with positive activity for laccase, protease, amylase, xylanase, and lipase enzymes were evaluated, of which 20 were isolated from leaf litter, 18 from the soil, and 13 from wood. The 10 best strains were selected for the enzymatic quantification, considering the potency index and the production of at least two enzymes. High laccase activity was detected for Trametes villosa FE35 and Marasmius sp. CE25 (1179 and 710.66 U/mg, respectively), while Daedalea flavida PE47 showed laccase (521.85 U/mg) and protease activities (80.66 U/mg). Fusarium spp. PH79 and FS400 strains had amylase (14.0 U/mg, 49.23 U/mg) and xylanase activities (40.05 U/mg, 36.03 U/mg) respectively. These results confirm the enzymatic potential of fungi that inhabit little-explored tropical rainforests with applications in industry.
... The prepared medium was transferred to Petri dishes and once the medium was solidified, it was inoculated with a 5 mm diameter propagule of T. versicolor (previously grown in PDA medium), the Petri dishes were incubated at 28°C for eight days [30,32]. After this period, the diameter of the T. versicolor colony and the diameter of the ABTS oxidation halo were quantified, with both values the power index (IP) was calculated, dividing the diameter of the oxidation halo by the diameter of mycelium growth [33]. ...
... (2) hemicellulolytic enzymes as endoxylanases, arabinofuranosidase, β-xylosidases, feruloyl esterase, and others; and (3) ligninolytic enzymes as laccases, lignin peroxidase, manganese peroxidase, and versatile peroxidase capable to degrade lignocellulose biomass in a synergistic system [41]. However, selected groups of fungi, for example, whiterot fungi Phanerochaete chrysosporium, Ganoderma lucidum, Pleurotus dryinus, Pleurotus ostreatus, Trametes versicolor, and Trametes hirsuta, effectively degrade lignin [8,39,[42][43][44][45] and even cellulose in the lignocellulosic biomass [39,46]. ...
Article
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The use of lignocellulosic wastes reduces dependence on fossil fuel resources, contributes to sustainable waste management, and reinforces the circular economy model of continual use of resources. Typically, the second generation of bioethanol production involves several steps to transform lignocellulosic material into bioethanol. The more complicated step of the overall process is to define a tailor-made to each lignocellulosic material available with a wide variety of complex structures of the lignin, hemicellulose, and cellulose. However, the thermochemicals are the most frequently reported pretreatments, and they have the bottleneck of producing an additional waste stream with a high charge of pollution owing to chemical products implicated. This problem harms on the zero waste policy that we must include in our technological process to be considered sustainable and ecological processes. Consolidated bioprocessing (CBP) is a viable alternative to produce bioethanol from lignocellulosic materials, using a single microorganism, in one-step, and no chemical products are implied. Three agro-industrial wastes with lignocellulosic characteristics were evaluated as a substrate for bioethanol production with a Mexican native white-rot fungus Trametes hirsuta CS5 in a one-step process. Qualitative and quantitative analyses of lignocellulolytic enzymes produced by native fungus were carried out. Instead, Trametes hirsuta is a lignin degrader white-rot fungus; it was capable to produce until 500 U/L of cellulase titers and a maximum xylanase activity of 45 U/mL when it was cultivated in orange peel substrate. Substantial ethanol yields were achieved using lignocellulosic materials like brewer’s spent grain (BSG), orange peel (OP), and wheat bran (WB) as a carbon source in fermentation with no chemicals, which represents a zero waste environment-friendly ethanol production system. Ethanol yield on wheat bran was the highest of all evaluated substrates, reaching value of 34.9% at 7 days, being T. hirsuta able to degrade other hexoses and pentoses present in the structural polymers of cellulose and hemicellulose.
... The strains A. niger CDBB-H-175 (An) and T. versicolor CDBB-H-1236 (Tv) were obtained from the National Collection of Microbial Strains and Cell Cultures of the Centro de Investigaci on y de Estudios Avanzados del Instituto Polit ecnico Nacional. Trametes maxima (Tm) was isolated and identified by Chan et al. [17] The carpophore of Ganoderma sp. (Gn) was collected in Tecom an, Colima, M exico. ...
Article
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In this study, the effects of Aspergillus niger in coculture with the basidiomycetes, Trametes versicolor, T. maxima, and Ganoderma spp., were studied to assess H2O2 production and laccase (Lac), Lignin Peroxidase (LiP), and manganese peroxidase (MnP) activities. The results indicated that maximum discoloration was of 97%, in the T. maxima and A. niger coculture, where the concentration of H2O2 was 5 mg/L and 6.3 mg/L in cultures without and with dye, respectively. These concentrations of H2O2 were 1.6- and 1.8-fold higher than monocultures of T. maxima (3.37 mg/L) and A. niger(3.87 mg/L), respectively. In the same coculture, the LiP and MnP enzyme activities also increased 12-fold, (from 0.08 U/mg to 0.99 U/mg), and 67-fold, (from 0.11 U/mg to 7.4 U/mg), respectively. The Lac activity increased 1.7-fold (from 13.46 U/mg to 24 U/mg). Further, a Box–Behnken experimental design indicated a 1.8-fold increase of MnP activity (from 7.4 U/mg to 13.3 U/mg). In addition, dye discoloration regression model obtained from the Box–Behnken experimental design showed a positively correlation with H2O2,(R2=0.58) and a negatively correlation with Lac activity (R2=–0.7)
... Based on the above, the present investigation intends to evaluate through co-cultures, the potential that macromycetes have as mediators in bio-hardening. For this purpose, 5 edible, saprophytes, cellulolytic and ligninolytic fungi were selected [23], a condition that provides them of an important advantage in the case of hardening orchid seedlings, since the latter are grown on pine bark, a substrate consisting mainly of cellulose and lignin. On the other hand, none of the fungi evaluated have been reported as a later they were superficially disinfected with a calcium chloride solution at a concentration of 0.7 mg/ml [26], leaving them to rest for 7 minutes in the sterilizing solution, under aseptic conditions [26,27]. ...
Article
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En la presente investigación se planteó el uso de la cepa Pd318 del hongo Pleurotus djamor como agente biorremediador, con el objetivo de evaluar su capacidad para degradar el colorante reactivo azul 19 (A19). Para ello se estudió la influencia que tienen cinco sales inorgánicas en el crecimiento y actividad lignolítica del hongo. Un cribado de sales inorgánicas en placa determinó que las sales CaCl2.2H2O y MnSO4.5H2O tienen mayor influencia en el desarrollo micelial y actividad lignolítica de la cepa. Ensayos de fermentación líquida (FEL) con diferentes combinaciones a distintas concentraciones de las sales de calcio y manganeso permitieron demostrar la capacidad de degradación del colorante azul 19 a los 7 días de fermentación líquida a temperatura ambiente y agitación constante. Los máximos porcentajes de degradación del colorante fueron obtenidos con las combinaciones A1B1 y A2B1 con 43,47% y 41,36%, respectivamente. Se observó que a un pH de 5 unidades se favorece la degradación del colorante. Los estudios en placa señalaron que la adición de sales de calcio y manganeso en 10 días de incubación favorecieron el desarrollo micelial y la actividad lignolítica de Pd318, mientras que en un sistema FEL de 7 días, únicamente la adición de manganeso influye favorablemente a la actividad lignolítica del hongo y en consecuencia a su capacidad de degradación de azul 19. Palabra clave: Colorante azul 19, degradación de colorantes, enzimas lignolíticas, Pleurotus djamor. Abstract In the present investigation, the use of the Pd318 strain of the Pleurotus djamor fungus as a bioremediation agent was proposed, with the aim of evaluating its ability to degrade reactive dye blue 19 (A19). For this, the influence of five inorganic salts on the growth and lignolytic activity of the fungus was studied. A plate screening of inorganic salts determined that the CaCl2.2H2O and MnSO4.5H2O salts have a greater influence on the mycelial development and lignolytic activity of the strain. Liquid fermentation tests (FEL) with different combinations at different concentrations of the calcium and manganese salts allowed to demonstrate the degradation capacity of the blue dye 19, after 7 days of liquid fermentation at room temperature and constant stirring, the maximum degradation percentages of the dye were obtained with the combinations A1B1 and A2B1 with 43.47% and 41.36% respectively. It was observed that at a pH of 5 units the degradation of the dye is favored. The plate studies indicated that the addition of calcium and manganese salts in 10 days of incubation, favored mycelial development and the lignolytic activity of Pd318, while in a 7 day FEL system, only the addition of manganese favorably influenced the lignolytic activity of the fungus and consequently its ability to break down blue 19. Keywords: Blue dye 19, dye degradation, lignolytic enzymes, Pleurotus djamor.
Article
Lignocellulosic material has drawn significant attention among the scientific community due to its year-round availability as a renewable resource for industrial consumption. Being an economic substrate alternative, various industries are reevaluating processes to incorporate derived compounds from these materials. Varieties of fungi and bacteria have the ability to depolymerize lignocellulosic biomass by synthesizing degrading enzymes. Owing to catalytic activity stability and high yields of conversion, lignocellulolytic enzymes derived from fungi currently have a high spectrum of industrial applications. Moreover, these materials are cost effective, eco-friendly and nontoxic while having a low energy input. Techno-economic analysis for current enzyme production technologies indicates that synthetic production is not commercially viable. Instead, the economic projection of the use of naturally-produced ligninolytic enzymes is promising. This approach may improve the economic feasibility of the process by lowering substrate expenses and increasing lignocellulosic by-product's added value. The present review will discuss the classification and enzymatic degradation pathways of lignocellulolytic biomass as well as the potential and current industrial applications of the involved fungal enzymes.
Article
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Desde el 2008, se evidenció la presencia de metales pesados en la zona estuarina de la Bahía de Cispatá, en agua, en sedimento, en peces y en aves, de ahí, el interés de evaluarlo en los macromicetos del manglar, que tienen una función degradadora de la materia orgánica, contribuyendo a mantener el equilibrio dinámico de la naturaleza, absorbiendo, incluso, sustancias tóxicas y elementos esenciales en altas concentraciones. Este estudio determinó las concentraciones de 9 metales pesados (Ni, Cu, Mn, Cr, Zn, Co, Hg, Pb y Cd) en 19 géneros de hongos macromicetos, asociados al manglar de la bahía Cispatá, recolectados en tres sitios de muestreo, en tres períodos de lluvias, durante el 2016 y 2017. Los macromicetos, se secaron, pulverizaron y después de su digestión completa, en una mezcla de ácido nítrico y ácido clorhídrico, se cuantificaron los metales pesados. Los resultados indicaron que todos los hongos concentraron metales pesados. Para las concentraciones de metales pesados no se encontraron diferencias estadísticamente significativas entre macromicetos jóvenes y adultos (p=0,926); sin embargo, se observaron correlaciones estadísticamente significativas entre Co-Ni, Hg-Zn, Pb-Mn, Pb-Ni, Pb-Co, Cd-Mn, Cd-Co, Cd-Hg y Cd-Ni. Los macromicetos han sido poco estudiados en las zonas costeras colombianas y aunque en este estudio las concentraciones de los metales pesados no son alarmantes, los macromicetos reflejan el estatus de estos contaminantes en la zona.
Thesis
Las orquídeas requieren de la interacción simbiótica con hongos micorrízicos para la germinación de las semillas en condiciones naturales. A pesar de la importancia de esta relación, se conoce poco aún sobre la diversidad, especificidad y fisiología de la interacción, siendo esta última indispensable para conocer a fondo la ecología de las especies. La compatibilidad hongo-planta ha sido evaluada en diversas micorrizas a través de la determinación de la actividad polifenoloxidasa, toda vez que esta enzima se ha constituido en un biomarcador sensible al estrés oxidativo y a la colonización fúngica. De acuerdo a lo anterior, en el presente estudio se evaluó la relación de la actividad polifenoloxidasa durante el proceso de interacción de semillas de Rodriguezia granadensis con hongos endófitos aislados de condiciones naturales. Para ello los hongos aislados en cultivo puro fueron identificados a través de la secuenciación de la región ITS y caracterizados por tasa de crecimiento y actividad PFO. Se identificaron cinco endófitos como Colletotrichum gloesporoides, Nigrospora oryzae, Alternaria sp. y dos cepas Ceratobasidium. Los hongos aislados presentaron diferencias significativas en su tasa de crecimiento y en la actividad PFO exhibida durante el cultivo con semillas. La elevada actividad PFO, evidenció una baja afinidad en hongos potencialmente patógenos (Colletotrichum, Nigrospora), mientras que una menor actividad PFO evidenció una mayor afinidad (Ceratobasidium). Este estudio hace un aporte significativo al entendimiento de la interacción simbionte en orquídeas epifitas neo tropicales y permite preliminarmente comprender el rol que juega la PFO durante el establecimiento de la simbiosis en orquídeas, pudiendo ser a futuro una herramienta clave en Biotecnología y el cultivo selectivo de micorrizas para la restauración de poblaciones in situ de orquídeas.
Thesis
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En México a pesar de poseer una elevada diversidad biológica, aún son pocos los estudios encaminados a valorar su potencial biotecnológico. La prospección de la riqueza fúngica nativa en la búsqueda de enzimas de importancia biotecnológica es una actividad prioritaria ante la constante pérdida de la biodiversidad de los ecosistemas locales. Asimismo, la búsqueda de enzimas ligninolíticas con aplicación en biotecnología ambiental, podría ser la plataforma para ofrecer soluciones a problemas como la contaminación del suelo y agua por herbicidas, en donde la contaminación por atrazina representa el problema principal en numerosas zonas agrícolas del país. Ante este escenario, el objetivo central de este trabajo fue evaluar el uso de co-cultivos fúngicos de especies nativas en la producción de enzimas con potencial para la biorremediación de un suelo contaminado con atrazina. El objetivo central se abordó en cuatro etapas experimentales sucesivas. En la primera se colectaron y aislaron hongos macroscópicos ligninolíticos (HML) de diversos ecosistemas del estado de Veracruz. En total se aislaron 47 cepas nativas; mediante pruebas cualitativas para la detección de actividad lacasa y manganeso peroxidasa (MnP), se efectuó una selección de las cepas para los ensayos subsecuentes. Los aislamientos se identificaron taxonómicamente mediante las características macro y microscópicas de sus basidiocarpos, solo se identificó a nivel molecular la especie Trametes maxima, debido a su importancia en el desarrollo de la mayoría de los experimentos. Los hongos microscópicos de suelo (HMS) empleados para el desarrollo de los co-cultivos, se obtuvieron del Laboratorio de Micromicetos del Instituto de Ecología A. C. De todas las especies reactivadas y empleadas en este estudio, únicamente se corroboró la identidad de Paecilomyces carneus a través de biología molecular. En la segunda etapa se evaluó la tolerancia a la atrazina en HML y HMS a través de bioensayos dosis respuesta. Además, en los HML se cuantificó la actividad lacasa y MnP bajo condiciones de estrés por las concentraciones de atrazina. De acuerdo a la concentración efectiva media (CE50) calculada, Pleurotus sp. cepa 1 (CE50 = 2281.0 mg L-1) fue significativamente más tolerante a la atrazina en comparación con las otras cepas estudiadas, a pesar de que su actividad enzimática (lacasa = 1.4 U mg proteína-1 y MnP = no se detectó) fue significativamente menor (p< 0.05) al resto de los aislamientos evaluados. Para los subsecuentes experimentos en co-cultivos fueron seleccionadas las cepas con mediana tolerancia a la atrazina y alta actividad lacasa como Daedalea elegans (CE50 = 1088.0 mg L-1 y 29.3 U mg proteína-1), Pycnoporus sanguineus (CE50 = 1311.0 mg L-1 y 62.4 U mg proteína-1) y Trametes maxima (CE50 = 1532.0 mg L-1 y 120.6 U mg proteína-1). En cuanto a los HMS, las especies más tolerantes a la atrazina fueron Paecilomyces carneus, P. lilacinus y P. marquandii al presentar alta CE50 con 6820.0, 3633.0 y 4736.0 mg L-1 de atrazina, respectivamente. En la tercera etapa se estudiaron las interacciones fúngicas en 9 co-cultivos establecidos entre HML (Daedalea elegans, Pycnoporus sanguineus y Trametes maxima) y HMS (Paecilomyces carneus, P. lilacinus y Aspergillus tamarii) como estrategia para incrementar las actividades enzimáticas en los HML (lacasa y MnP). Los co-cultivos se desarrollaron en medio de cultivo líquido Sivakumar modificado. Además, se evaluó el efecto del tiempo de inoculación de los HMS sobre los HML en la producción de lacasa y MnP. Posteriormente, para contribuir con la generación de conocimiento en el área de co-cultivos fúngicos, se seleccionó el co-cultivo T. maxima–P. carneus para evaluar los factores nutrimentales que influyen en la actividad enzimática del sistema, a través de un Diseño Experimental Plackett-Burman (DEPB) con 11 factores independientes, dos niveles cada uno y cuatro puntos centrales. La inoculación del HMS sobre los HML a los 3 y 5 días después del establecimiento de los HML en el medio de cultivo, mostró un incremento significativo en la producción de lacasa y MnP, cuando se comparó con el monocultivo (HML) y co-cultivo inoculado simultáneamente. Con 5 días de desfasamiento en su inoculación, Paecilomyces lilacinus incrementó la actividad lacasa de D. elegans, P. sanguineus y T. maxima en 0.3, 0.9 y 1.1 veces más, respecto a los monocultivos de cada hongo. Asimismo, Paecilomyces carneus incrementó la actividad lacasa en D. elegans y T. maxima en 0.5 y 0.78 veces más, respectivamente. En cuanto a la MnP, P. carneus y P. lilacinus incrementaron la actividad MnP en P. sanguineus y T. maxima en un intervalo de 0.3 a 3.6 veces más. Los resultados del DEPB en el co-cultivo T. maxima - P. carneus indicaron que la modificación del medio de cultivo incrementó la actividad lacasa y MnP en 1.8 y 2.8 veces más. Además de la cantidad de inóculo (2 discos de micelio-agar), los elementos que favorecieron significativamente (p < 0.05) a la actividad lacasa fueron: altas concentraciones de glucosa (30 g L-1), (NH4)2SO4 (0.075 g L-1) y MnSO4 (0.0015 g L-1), y bajas concentraciones de KH2PO4 (0.5 g L-1) y FeSO4 (0.005 g L-1). Mientras que la actividad MnP fue favorecida por altas concentraciones de extracto de levadura (3.75 g L-1), MgSO4 (0.75 g L-1), CaCl2 (0.015 g L-1) y MnSO4 (0.0015 g L-1). La cuarta y última etapa consistió en evaluar, a nivel de microcosmos, la degradación de atrazina en un suelo migajón-arcilloso mediante la adición de extractos enzimáticos de monocultivos de T. maxima, P. carneus y A. tamarii, y de los co-cultivos T. maxima–P. carneus y T. maxima–A. tamarii. Además, se aplicó un diseño experimental factorial 24 para evaluar la influencia del tipo de extracto, esterilización del suelo, capacidad de campo y pH del suelo en la degradación de atrazina. Los principales resultados indicaron que el extracto de monocultivo de T. maxima y su co-cultivo con P. carneus degradaron la atrazina (5 μg g-1) al 100%. Sin embargo, se encontraron diferencias significativas (p < 0.05) en el tiempo medio de degradación (TD50), el cual fue más bajo para el monocultivo de T. maxima (0.3 h) respecto a su co-cultivo con P. carneus (1.2 h). El diseño factorial 24 indicó que la degradación de atrazina en los microcosmos fue influenciado significativamente por el tipo de extracto (p = 0.03) y el pH del suelo (p = 0.01), el extracto de monocultivo de T. maxima adicionado a un suelo con pH ácido (4.86) favoreció la degradación de la atrazina. Los resultados obtenidos permiten concluir que los sistemas de co-cultivos podrían ser empleados para potencializar la producción de enzimas, y en la degradación de la atrazina en suelo. Asimismo, los diferentes aspectos involucrados en este estudio, muestran la complejidad de la investigación en micorremediación, el cual debe ser abordado de manera multidisciplinaria.
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The white-rot basidiomycete Lentinula edodes is the second most edible mushroom cultivated on the world. This fungus decomposes cell-wall associated macromolecules, is a natural degrader of lignin polymers. The differences in enzyme activities between strains of L. edodes provided useful information about the participation of enzymes in different development stages of the fungus. The effect of lignin on the fungal biomass production and activity behavior of ligninolytic enzymes when L. edodes is cultivated in a medium containing lignin with and without glucose as a carbohydrate source was tested. When glucose was present in the culture, lignin increase the mycelial biomass by 70% at 22 days compared to the control culture. The lignin media without glucose affected mycelial growth up to 20% less that the control without lignin and glucose. The activity of laccase, lignin peroxidase, aryl alcohol oxidase, manganese dependent peroxidase and catalase was modified depending on whether the medium had lignin and glucose, or lignin alone. A carbohydrate source is important to fungal growth, but the dissolution of lignin monomers might switch the signal that controls growth rate and enzymatic activity.
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If not properly and efficiently treated, wastes produced by the chemical industry can contaminate the environment. Using fungi able to degrade organic compounds (e.g. phenol) seems to be a prominent method to treat pharmaceutical wastewaters, in particular, the white-rot fungus. The aim of this work was to treat pharmaceutical effluent by the Pycnoporus sanguineus fungus. Three effluent samples were collected in a pharmaceutical industry. The production of enzymes such as laccase and manganese peroxidase was determined. Their production increased throughout the treatment with the P. sanguineus fungus, reaching maximum concentration of 4.48 U.mL-1 (Effluent 1), 8.16 U.mL-1 (Effluent 2), 2.8 U.mL-1 (Effluent 3) and 0.03 Abs.min-1 (Effluent 2), respectively, during 96 hours of biological treatment. Genotoxic effects of the raw and treated effluents were also investigated using the in vivo mouse bone marrow micronucleus (MN) assay. Results showed the biological treatment reduced the frequency of MN, in a dose-dependent manner, when compared to untreated sample. The decreasing of around 20% and 45% of phenolics concentration was observed throughout the treatment, confirming that laccase production can be related to the degradation of toxic compounds present in the effluent. Therefore, the biodegradation by the P. sanguineus fungus seems a promising method for the mineralization of recalcitrant compounds present in pharmaceutical effluents.
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A low-cost process for the production of laccases is necessary for a sustainable enzymatic wastewater treatment. Therefore, it is necessary to establish an easy and low-cost procedure for the production of laccase. In the present study the properties of crude laccase from Trametes versicolor produced by solid-substrate fermentation is investigated. The applica-tion of the enzyme for dye decolorization is also stud-ied. Crude laccase from the studied culture establish-ed maximal activity at 45ºC. The enzyme retained over 90% of its activity in the temperature range 40-47ºC and pH 4.5. The kinetic constants of the crude enzyme was also determined. In the presence of KCl, NaCl, CaCl 2 , MnSO 4 and MgSO 4 , laccase demonstra-ted high stability—over 50% of its initial activity was still retained after 4-month incubation. Complete loss of enzymatic activity was observed in the presence of CuCl 2 , FeCl 2 , FeCl 3 and NaN 3 after 30 min of incuba-tion. 100% decolorization by investigated crude lac-case was completed in the case of Indigo Carmine for 4 h, Remazol Brilliant Blue R—for 6 h, Orange II— for 48 h and Congo Red—for 13 d.
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If not properly and efficiently treated, wastes produced by the chemical industry can contaminate the environment. Using fungi able to degrade organic compounds (e.g. phenol) seems to be a prominent method to treat pharmaceutical wastewaters, in particular, the white-rot fungus. The aim of this work was to treat pharmaceutical effluent by the Pycnoporus sanguineus fungus. Three effluent samples were collected in a pharmaceutical industry. The production of enzymes such as laccase and manganese peroxidase was determined. Their production increased throughout the treatment with the P. sanguineus fungus, reaching maximum concentration of 4.48 U.mL-1 (Effluent 1), 8.16 U.mL-1 (Effluent 2), 2.8 U.mL-1 (Effluent 3) and 0.03 Abs.min-1 (Effluent 2), respectively, during 96 hours of biological treatment. Genotoxic effects of the raw and treated effluents were also investigated using the in vivo mouse bone marrow micronucleus (MN) assay. Results showed the biological treatment reduced the frequency of MN, in a dose-dependent manner, when compared to untreated sample. The decreasing of around 20% and 45% of phenolics concentration was observed throughout the treatment, confirming that laccase production can be related to the degradation of toxic compounds present in the effluent. Therefore, the biodegradation by the P. sanguineus fungus seems a promising method for the mineralization of recalcitrant compounds present in pharmaceutical effluents