Producción de enzimas lingnolíticas con Trametes polyzona LMB TM5 mediante la fermentación por adhesión a superficie empleando residuos de Bolaina Blanca

Abstract

Se utilizó la cepa Trametes polyzona LMB TM5 para la producción de enzimas lignolíticas (lacasas, manganeso y ligninaperoxidasa) en residuos de aserrín de Bolaina blanca (Guazuma crinita) en un Sistema de Fermentación por Adhesión a superficies (FAS) utilizando Fermentación en estado Sólido (FES). A través de la investigación realizada se estandarizaron las condiciones de la FES, incluyendo el tamaño de partícula, fuente nitrogenada orgánica e inorgánica, el % (v/v) de inóculo miceliar y la concentración de sulfato de cobre (CuSO4) en el medio de cultivo. Los mayores títulos enzimáticos se obtuvieron con aserrín de tamaño de partícula de 0.5 mm, 7% w/w de torta de soya como fuente de nitrógeno y 5 mM de CuSO4. La actividad de lacasas y lignina peroxidasa fue de 2.04 U g-1 y 2.6 U g-1 , respectivamente las 360 horas de cultivo y la máxima actividad de manganeso peroxidasa se obtuvo a las 240 horas con un título de 0.72 U g-1 . Además, se determinó la capacidad de deslignificación de T. polyzona LMB TM5 en la FES estandarizada. Los resultados indicaron que la cepa tiene potencial para la degradación de lignina, registrándose una pérdida de 9.4% de lignina insoluble equivalente a 2.8 gramos a los 15 días de iniciado el proceso de incubación. Además, se realizó la inmovilización de micelio de T. polyzona LMB TM5 en perlas de gel de alginato para la producción de semilla. Los cultivos inoculados con perlas de alginato registraron mayores títulos de lacasas en comparación con el uso de inóculo miceliar, obteniéndose 2.44 U g-1 y 2.04 U g-1 , respectivamente. En el caso de manganeso y lignina peroxidasa la producción enzimática fue menor utilizando la matriz de alginato que en el de células libres obteniéndose 0.4 U g-1 y 0.57 U g-1 y 0.74 U g-1 y 2.6 U g-1 , respectivamente. Finalmente se realizó la deshidratación de perlas de alginato a 37°C. Los resultados demostraron que la producción enzimática disminuyó progresivamente en relación al tiempo de almacenamiento.

Trametes polyzona LMB TM5 strain was used for the production of lignolytic enzymes (laccases, manganese and lignin peroxidase) in sawdust residues from Bolaina blanca (Guazuma crinita) in a Surface Adhesion Fermentation System (FAS) using Solid State Fermentation (FES). Through the research carried out, the conditions of the FES were standardized, including the particle size, organic and inorganic nitrogenous source, the % (v/v) of mycelial inoculum and the concentration of copper sulfate (CuSO4) in the medium culture. The highest enzymatic titers were obtained with 0.5 mm particle size sawdust, 7% w/w soybean cake as nitrogen source and 5 mM CuSO4. Laccase and lignin peroxidase activity was 2.04 Ug -1 and 2.6 Ug-1 , respectively, at 360 hours of culture, and the maximum manganese peroxidase activity was obtained at 240 hours with a titer of 0.72 Ug -1 . In addition, the delignification capacity of T. polyzona LMB TM5 in the standardized FES was determined. The results indicated that the strain has a high potential for lignin degradation, registering a loss of 9.4% of insoluble lignin equivalent to 2.8 grams 15 days after the incubation process began. In addition, the mycelium of T. polyzona LMB TM5 was immobilized on alginate gel beads for seed production. Cultures inoculated with alginate beads recorded higher laccase titers compared to the use of mycelial inoculum, obtaining 2.44 Ug -1 and 2.04 Ug -1 , respectively. In the case of manganese and lignin peroxidase, the enzymatic production was lower using the alginate matrix than in that of free cells, obtaining 0.4 Ug -1 and 0.57 Ug -1 and 0.74 Ug -1 and 2.6 Ug -1 , respectively. Finally, the alginate beads were dehydrated at 37°C. The results showed that enzyme production progressively decreased in relation to storage time.