Microbial consortium enrichment with alkaline-treated eucalyptus kraft lignin promotes selective bacterial diversity

Autor(es)

Pereira, Alzira Aparecida ; Batista, Ubiratan da Silva ; Yaverino-Gutierrez, Mario Alberto ; Ascencio, Jesus Jimenez ; Ferraz, Andre ; Chandel, Anuj Kumar

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: BIOMASS & BIOENERGY; v. 193, p. 10-pg., 2025-01-03.

Resumo

Lignin, a complex and recalcitrant macromolecule, poses a significant challenge for microbial degradation. However, its breakdown is essential for advancing lignin valorization in biorefineries. This study developed a microbial consortium enriched over nine months with alkaline-treated eucalyptus kraft lignin as sole carbon source to investigate its lignin-degrading potential. Optimal conditions for the alkaline treatment of eucalyptus kraft lignin -10 % (w/v) lignin, 30 % (w/w) NaOH, for 45 min at 150 degrees C- enhanced the soluble lignin fraction at neutral pH, which served as the carbon source for microbial metabolism. Analysis of the consortium's bacterial composition through 16S rRNA gene sequencing revealed shifts in bacterial diversity before and after lignin enrichment. The enriched consortium exhibited a significant increase in the phylum Pseudomonadota (86.4), especially in genera such as Hyphomicrobium (13.1 %), Sphingobium (10.7 %), Roseomonas (10.3 %), Altererythrobacter (4.7 %), Beijerinckia (4.4 %), Pseudomonas (3.8 %), and Agrobacterium (3.5 %), known for their ligninolytic abilities. After enrichment, the consortium demonstrated efficient growth in the alkali-treated lignin, with preferential consumption of the low-molar-mass fractions. These findings illustrate the consortium's adaptability to selective pressure from lignin as a carbon source, highlighting specific microbial groups for lignin bioconversion applications and offering insights to enhance bacterial lignin degradation pathways. (AU)

• Processo FAPESP: 22/13184-1 - Tinta catalisadora derivada de lignina para eletrodos de impressão
• Beneficiário: Anuj Kumar
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 22/05214-8 - Valorização bacteriana da lignina kraft para produção de PHA através do sequenciamento metagenômico da comunidade microbiana pulp-ligcon
• Beneficiário: Alzira Aparecida Pereira
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Processo FAPESP: 20/12559-6 - Bio-valorização da lignina das fábricas de celulose Kraft através do estabelecimento do sequenciamento do metagenoma de Pulp-Ligcon
• Beneficiário: Anuj Kumar
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores
• Processo FAPESP: 23/09410-9 - Valorização bacteriana de lignina kraft pré-tratada para produção de biolipídios por meio de abordagem metagenômica
• Beneficiário: Ubiratan da Silva Batista
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Processo FAPESP: 23/12273-3 - Explorando a digestão anaeróbica para a produção de biogás a partir de lignina kraft nativa, lignina despolimerizada e serragem de eucalipto deslignificada
• Beneficiário: Mario Alberto Yaverino Gutierrez
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado