Producción de enzimas lignolíticas por Basidiomycetes mediante la técnica de fermentación en sustrato sólido

Solid substrate fermentation for lignolytic enzyme production using Basidiomycetes

La fermentación en sustrato sólido tiene amplias aplicaciones industriales; actualmente, las enzimas son emplea­das principalmente para la obtención de lácteos, edulcolorantes, fármacos, alimentos, licores, detergentes, etc. La degradación enzimática de la lignina es llevada a cabo por la acción de los hongos del género Basidiomycetes mediante un proceso no-específico y oxidativo de tres tipos diferentes de enzimas: Lacasa, Lignina-peroxidasa y Manganeso-peroxidasa; la no-especificidad de éstas es de gran importancia para la degradación de diversas sus­tancias recalcitrantes que muestran similitudes estructurales con la lignina como son los PAH's, PCB's, DDT, colo­rantes azoicos, etc. El trabajo de investigación se realizó utilizando reactores a nivel de matraces y teniendo como sustrato siete diferentes desechos agroindustriales de la región de Santander ( de los cuales se desconoce su pro­ducción de enzimas lignolíticas): tuza de mazorca, bagazo de caña, hoja de pina, cacota de cacao, cereza de café, tamo de arroz, salvado de trigo y paja de trigo. El objetivo general fue evaluar la capacidad de los Basidiomycetes: Trametes versicolor, Pleurotus floridae y Phanerochaete chrysosporium de crecer sobre los desechos agroindustriales y producir las enzimas lignolíticas: Lacasa, Lignina-peroxidasa y Manganeso-peroxidasa; mediante la técnica de fermentación sólida. Se encontró que la producción de enzimas lignolíticas en los sustratos mencionados fue sensible a la concentración de azúcares reductores, condiciones de pH, contenidos de humedad y, dependiente del tipo de inductor presente en el medio de cultivo. El sustrato que presentó una mejor producción de Lacasa y Manganeso-peroxidasa fue la paja de trigo. Se observó la producción de Lignina-peroxidasa en cultivos de tuza de mazorca y salvado de trigo. Palabras clave: enzimas inducibles; Lacasa; Mn-peroxidasa; Li-peroxidasa; desechos agroindustriales; represión catabólica.

Solid substrate fermentation has wide industrial application; nowadays enzymes are mainly used in obtaining dairy products, sweeteners, drugs, food, liquor, detergent, etc. Lignin is enzymatically degraded by Basidiomycetes fungi through the non-specific oxidation of three different types of enzymes: laccase, manganese-peroxidase and lignin-peroxidase. Their non-specificity is most important in degrading different recalcitrant substances showing structural similarity with lignin, such as PAHs, PCBs, DDT, azoic colorants, etc. The research was done using balloon flasks as reactors and seven different agro-industrial waste from the Santander region as substrate (their lignolytic enzyme production was unknown): corn husks, sugar cañe pulp, pineapple leaves, cacao and coffee shells, rice husks, wheat bran and wheat straw. The general objective was to evaluate the ability of the Basidi­omycetes (Trametes versicolor, Pleurotus floridae and Phanerochaete chrysosporium) to grow on agro-industrial waste and produce lacease, manganese- peroxidase and lignin-peroxidase lignolytic enzymes by solid substrate fermen­tation. It was found in this work that lignolytic enzyme production in the aforementioned substrates was sensi-tive to reducing sugar concentration, pH condition, humidity content and depended on the type of inductor present in the culture medium. The substrate presenting the best laccase and manganese-peroxidase production was wheat straw. Lignin-peroxidase production was observed in corn husk and wheat bran cultures. Key words: induced enzymes; laccase; Mn-peroxidase; Li-peroxidase; agro-industrial waste; catabolic repression