Produção de enzimas ligninolíticas e proteômica de Marasmiellus palmivorus VE111: aplicação do secretoma em processos de grafting enzimático e etanol de segunda geração
Abstract
spécies do gênero Marasmiellus, fungos de degradação branca, apresentam potencial na degradação da lignocelulose, especialmente da lignina. No presente trabalho, estudou-se a produção de enzimas ligninolíticas por Marasmiellus palmivorus VE111, em biorreator com agitação mecânica, avaliando a influência de diferentes fontes de carbono, nitrogênio e indutores na produção dessas enzimas, bem como de demais parâmetros de cultivo como pH, temperatura e concentração de oxigênio dissolvido. Posteriormente, sob condições de produção otimizadas, um estudo proteômico do caldo enzimático foi aplicado na produção de etanol de segunda geração e na tecnologia de grafting enzimático, isto é, na formação de ligações covalentes de um composto alvo em um substrato desejado, por meio de uma reação enzimática. Nas condições otimizadas, verificou-se a produção de 6588 U/mL de lacases, 3533 U/mL de peroxidases totais e 60 U/mL de manganês peroxidases por M. palmivorus VE111, utilizando
5 g/L de glicose, 1,80 g/L de caseína, 3 mmol/L de CuSO4 e MnSO4, concentração de oxigênio
dissolvido fixa em 90%, a 28 ºC, pH inicial livre até 48 h de cultivo e pH fixo em 7,0 até 120 h. Nessas condições, verificou-se crescimento micelial máximo de 6,8 g/L, produtividade volumétrica de lacases de 58,35 U/mL/h e produtividade volumétrica de biomassa de 0,073 g/L/h. Valor de pH ótimo de reação de atividade de lacases foi identificado em tampão citrato de sódio, pH 3,5, e de peroxidases totais em tampão Mc’Ilvaine, pH 3,0. A temperatura ótima de reação para lacases foi 40 ºC e para peroxidases totais, 25 ºC. Foram identificadas quatro isoformas de lacases em gel nativo de atividade. O secretoma de M. palmivorus VE111 contém 21% de glicosil hidrolases e 18% de oxidoredutases. Entre as oxidoredutases, a maior parte corresponde às lacases (45%). Peroxidases foram identificadas em menor proporção (12%). Verificou-se uma deslignificação de Eucalyptus globulus in natura (31% de redução na lignina) e detoxificação de E. globulus pré-tratado por explosão a vapor com o caldo enzimático de M. palmivorus VE111, resultando em incrementos no rendimento em etanol para ambas as biomassas, de 8,5% e 10%, respectivamente, após sacarificação enzimática. Outrossim, as lacases de M. palmivorus VE111 catalisam reações de polimerização de compostos aromáticos fenólicos sobre a superfície de madeira de E. globulus, proporcionando maior hidrofobicidade ao material. Diante do exposto, as lacases de M. palmivorus VE111 agem na polimerização e despolimerização de substâncias aromáticas e fenólicas, sendo aplicáveis em tecnologias de grafting enzimático e etanol de segunda geração, respectivamente.