Potencial ligninolítico de fungos de três ambientes brasileiros: Manguezal, Cerrado e Caatinga
Data
2021
Autores
Martinho, Vivian 
Orientadores
Vasconcellos, Suzan Pantaroto de
Tipo
Tese de doutorado
Título da Revista
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Resumo
Filamentous fungi have abilities to produce a wide range of bioactive compounds, including enzymes with multiple biotechnological applications. In this context, ligninases stand out, which could be explored richly in terms of application in industries that use plant biomass as a raw material, such as biofuels production, reducing the greenhouse gas emission and climate changes. This study was performed in bioprospecting by fungal isolates from mangrove, cerrado and caatinga collections with potential ligninolytic activity, thinking about the search for an optimized and sustainable production of biofuels, using viable technologies and reuse of vegetable biomass. Thus, the filamentous fungi were quantitatively related to ligninase activities, with an emphasis on Lignin Peroxidases (LiP), Manganese Peroxidases (MnP) and Lacases (Lac), making use spectrophotometric techniques. Statistical analyzes were used to compare the average activities in relation to each studied environment. LiP activities were highlighted in relation to the other enzymes, and the results obtained were selected to the performed of the Design of Experiments (DOE) on three different levels of the factors: sodium chloride concentration (NaCl), pH and temperature. Therefore, the isolates 63.1 – Fusarium sp. (mangrove), LRA 9 (cerrado), and FE 120 (caatinga), were selected for the analysis of the optimization of the reaction variables LiP activities employing the DOE, using the software R. Analysis of Variance (ANOVA) was applied to identify the effects of factors on LiP activities. The correlation of the predicted and observed data, as well as the analysis of residues, were performed to check the adequacy of the models. Moreover, response surfaces and contour profiles (2D) were generated. The largest activities of LiP and Lac were from the isolate 63.1 – Fusarium sp., with 101.9 and 41.5 U/L, respectively. And the largest activity of MnP was 11.4 U/L, of the isolate LFO 3 – Phlebiopsis sp. Analyzing the results of Design of Experiments, it was observed that all models showed a good quality of fit and a good correlation between the data predicted by models and observed experimentally. The coefficient of determination (R2 ) found were: 0.9471 (63.1 – Fusarium sp.), 0.8792 (LRA 9) and 0.9674 (FE 120). In addition, it was possible to verify that, at the significance level of 0.05, all factors had a significant influence on the LiP activities, for the mangrove and caatinga isolates, the NaCl concentration did not show any xii significant influence for the cerrado isolate. It is concluded that the present study brought relevant data regarding the selection of filamentous fungi, from different environments, with ligninolytic enzymes abilities comparable to the reference literature, whose results could be optimized by statistical analyses that will significantly contribute to the possible future application of such strains in the optimization of the vegetable biomass processing chain to increase the production of biofuels.
Fungos filamentosos possuem habilidade em produzir uma vasta gama de compostos bioativos, incluindo enzimas com múltiplas aplicações biotecnológicas. Nesse contexto, destaca-se as ligninases, as quais poderiam ser exploradas ricamente quanto à aplicação em indústrias que utilizam biomassa vegetal como matéria-prima, como a produção de biocombustíveis, reduzindo-as emissões de gases de efeito estufa e as mudanças climáticas. Desta forma, esse estudo foi concebido na bioprospecção por isolados fúngicos provenientes de coletas do manguezal, cerrado e caatinga com potencial atividade ligninolítica, pensandose na busca de uma produção otimizada e sustentável de biocombustíveis, fazendo uso de tecnologias viáveis e reaproveitamento de biomassa vegetal. Assim, os isolados de fungos filamentosos foram analisados quantitativamente em relação às atividades de ligninases, com ênfase em Lignina Peroxidases (LiP), Manganês Peroxidases (MnP) e Lacases (Lac), fazendo uso de técnicas espectrofotométricas. Análises estatísticas foram realizadas para a comparação das atividades médias obtidas frente a cada ambiente estudado. As atividades de LiP se destacaram em relação às demais enzimas, sendo que os isolados que apresentaram tais resultados foram selecionados para a realização do Planejamento Fatorial 33 ou Delineamento de Experimentos (Design of Experiments – DOE) sobre três níveis diferentes dos fatores: concentração de cloreto de sódio (NaCl), pH e temperatura. Portanto, os isolados 63.1 – Fusarium sp. (manguezal), LRA 9 (cerrado) e FE 120 (caatinga) foram selecionados para as análises de otimização das variáveis reacionais das atividades de LiP empregando o DOE, utilizando o software R. Análise de Variância (ANOVA) foi aplicada para identificar os efeitos dos fatores nas atividades de LiP. A correlação dos dados previstos e observados, bem como a análise dos resíduos foram realizadas para a checagem da adequação dos modelos. Além disso, foram geradas as superfícies de respostas e perfis de contorno (2D). As maiores atividades de LiP e Lac foram do isolado 63.1 – Fusarium sp., com 101,9 e 41,5 U/L, respectivamente. E a maior atividade de MnP foi de 11,4 U/L, do isolado LFO 3 – Phlebiopsis sp. Analisando os resultados dos Planejamentos Fatoriais observou-se que todos os modelos apresentaram uma boa qualidade de ajuste e uma boa correlação entre os dados x previstos pelos modelos e obtidos experimentalmente. Os coeficientes de determinação (R 2 ) encontrados foram: 0,9471 (63.1 – Fusarium sp.), 0,8792 (LRA 9) e 0,9674 (FE 120). Além disso, foi possível verificar que, ao nível de significância de 0,05, todos os fatores apresentaram influência significativa nas atividades de LiP para os isolados do manguezal e da caatinga, a concentração de NaCl não apresentou influência significativa para o isolado do cerrado. Conclui-se que o presente estudo trouxe dados relevantes no que tange à seleção de fungos filamentosos, de ambientes distintos, com habilidade enzimáticas ligninolíticas comparáveis à literatura de referência, cujos resultados puderam ser otimizados por análises estatísticas que contribuirão sensivelmente à possível aplicação futura de tais linhagens na otimização da cadeia de processamento de biomassa vegetal para o incremento da produção de biocombustíveis.
Fungos filamentosos possuem habilidade em produzir uma vasta gama de compostos bioativos, incluindo enzimas com múltiplas aplicações biotecnológicas. Nesse contexto, destaca-se as ligninases, as quais poderiam ser exploradas ricamente quanto à aplicação em indústrias que utilizam biomassa vegetal como matéria-prima, como a produção de biocombustíveis, reduzindo-as emissões de gases de efeito estufa e as mudanças climáticas. Desta forma, esse estudo foi concebido na bioprospecção por isolados fúngicos provenientes de coletas do manguezal, cerrado e caatinga com potencial atividade ligninolítica, pensandose na busca de uma produção otimizada e sustentável de biocombustíveis, fazendo uso de tecnologias viáveis e reaproveitamento de biomassa vegetal. Assim, os isolados de fungos filamentosos foram analisados quantitativamente em relação às atividades de ligninases, com ênfase em Lignina Peroxidases (LiP), Manganês Peroxidases (MnP) e Lacases (Lac), fazendo uso de técnicas espectrofotométricas. Análises estatísticas foram realizadas para a comparação das atividades médias obtidas frente a cada ambiente estudado. As atividades de LiP se destacaram em relação às demais enzimas, sendo que os isolados que apresentaram tais resultados foram selecionados para a realização do Planejamento Fatorial 33 ou Delineamento de Experimentos (Design of Experiments – DOE) sobre três níveis diferentes dos fatores: concentração de cloreto de sódio (NaCl), pH e temperatura. Portanto, os isolados 63.1 – Fusarium sp. (manguezal), LRA 9 (cerrado) e FE 120 (caatinga) foram selecionados para as análises de otimização das variáveis reacionais das atividades de LiP empregando o DOE, utilizando o software R. Análise de Variância (ANOVA) foi aplicada para identificar os efeitos dos fatores nas atividades de LiP. A correlação dos dados previstos e observados, bem como a análise dos resíduos foram realizadas para a checagem da adequação dos modelos. Além disso, foram geradas as superfícies de respostas e perfis de contorno (2D). As maiores atividades de LiP e Lac foram do isolado 63.1 – Fusarium sp., com 101,9 e 41,5 U/L, respectivamente. E a maior atividade de MnP foi de 11,4 U/L, do isolado LFO 3 – Phlebiopsis sp. Analisando os resultados dos Planejamentos Fatoriais observou-se que todos os modelos apresentaram uma boa qualidade de ajuste e uma boa correlação entre os dados x previstos pelos modelos e obtidos experimentalmente. Os coeficientes de determinação (R 2 ) encontrados foram: 0,9471 (63.1 – Fusarium sp.), 0,8792 (LRA 9) e 0,9674 (FE 120). Além disso, foi possível verificar que, ao nível de significância de 0,05, todos os fatores apresentaram influência significativa nas atividades de LiP para os isolados do manguezal e da caatinga, a concentração de NaCl não apresentou influência significativa para o isolado do cerrado. Conclui-se que o presente estudo trouxe dados relevantes no que tange à seleção de fungos filamentosos, de ambientes distintos, com habilidade enzimáticas ligninolíticas comparáveis à literatura de referência, cujos resultados puderam ser otimizados por análises estatísticas que contribuirão sensivelmente à possível aplicação futura de tais linhagens na otimização da cadeia de processamento de biomassa vegetal para o incremento da produção de biocombustíveis.