Enzymatic Pretreatment with Laccases from Lentinus sajor-caju Induces Structural Modification in Lignin and Enhances the Digestibility of Tropical Forage Grass (Panicum maximum) Grown under Future Climate Conditions

Autor(es)

de Freitas, Emanuelle Neiverth ^[1] ; Alnoch, Robson Carlos ^[2] ; Contato, Alex Graca ^[1] ; Nogueira, V, Karoline Maria ; Crevelin, Eduardo Jose ^[3] ; Beraldo de Moraes, Luiz Alberto ^[3] ; Silva, Roberto Nascimento ^[4] ; Martinez, Carlos Alberto ^[2] ; Polizeli, Maria de Lourdes T. M. ^{[2, 4]}

Afiliação do(s) autor(es)

^[1] Univ Sao Paulo, Fac Med Ribeirao Preto, Dept Bioquim & Imunol, BR-14049900 Ribeirao Preto - Brazil

^[2] Univ Sao Paulo, Fac Filosofia Ciencias & Letras Ribeirao Preto, Dept Biol, BR-14050901 Ribeirao Preto - Brazil

^[3] Univ Sao Paulo, Fac Filosofia Ciencias & Letras Ribeirao Preto, Dept Quim, BR-14050901 Ribeirao Preto - Brazil

^[4] Nogueira, Karoline Maria, V, Univ Sao Paulo, Fac Med Ribeirao Preto, Dept Bioquim & Imunol, BR-14049900 Ribeirao Preto - Brazil

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES; v. 22, n. 17 SEP 2021.
• Citações Web of Science: 0

Resumo

Since laccase acts specifically in lignin, the major contributor to biomass recalcitrance, this biocatalyst represents an important alternative to the pretreatment of lignocellulosic biomass. Therefore, this study investigates the laccase pretreatment and climate change effects on the hydrolytic performance of Panicum maximum. Through a Trop-T-FACE system, P. maximum grew under current (Control (C)) and future climate conditions: elevated temperature (2 degrees C more than the ambient canopy temperature) combined with elevated atmospheric CO2 concentration(600 mu mol mol(-1)), name as eT+eC. Pretreatment using a laccase-rich crude extract from Lentinus sajor caju was optimized through statistical strategies, resulting in an increase in the sugar yield of P. maximum biomass (up to 57%) comparing to non-treated biomass and enabling hydrolysis at higher solid loading, achieving up to 26 g L-1. These increments are related to lignin removal (up to 46%) and lignin hydrophilization catalyzed by laccase. Results from SEM, CLSM, FTIR, and GC-MS supported the laccase-catalyzed lignin removal. Moreover, laccase mitigates climate effects, and no significant differences in hydrolytic potential were found between C and eT+eC groups. This study shows that crude laccase pretreatment is a potential and sustainable method for biorefinery solutions and helped establish P. maximum as a promising energy crop. (AU)

• Processo FAPESP: 18/07522-6 - Desenvolvimento de tecnologias ecológicas para a hidrólise de biomassa e resíduos da indústria de celulose e papel
• Beneficiário: Maria de Lourdes Teixeira de Moraes Polizeli
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 19/07141-5 - Formulação de um coquetel enzimático sinérgico otimizado com enzimas acessórias para melhorar o desempenho hidrolítico do Panicum maximum Jacq.
• Beneficiário: Emanuelle Neiverth de Freitas
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
• Processo FAPESP: 08/57908-6 - Instituto Nacional de Biotecnologia para o Bioetanol
• Beneficiário: Marcos Silveira Buckeridge
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Temático
• Processo FAPESP: 17/23989-9 - Biomassa lignocelulósica da gramínea forrageira Panicum maximum Jacq. produzida em condições simuladas de clima futuro: potencial fonte de açúcares fermentescíveis para bioenergia
• Beneficiário: Emanuelle Neiverth de Freitas
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 08/58075-8 - Miniface climate-change impact experiment to analyze the effects of elevated CO2 and warming on photosynthesis, gene expression, biochemistry, growth, nutrient dynamics and yield of two contrasting tropical forage species
• Beneficiário: Carlos Alberto Martinez y Huaman
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa de Pesquisa sobre Mudanças Climáticas Globais - Temático
• Processo FAPESP: 20/00081-4 - Desenvolvimento de estratégias para imobilização e co-imobilização de enzimas envolvidas na degradação de biomassa
• Beneficiário: Robson Carlos Alnoch
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado