Thermothelomyces thermophilus cultivated with residues from the fruit pulp industry: enzyme immobilization on ionic supports of a crude cocktail with enhanced production of lichenase

Autor(es)

Contato, Alex Graca ; Vici, Ana Claudia ; Pinheiro, Vanessa Elisa ; de Oliveira, Tassio Brito ; Ortolan, Guilherme Guimaraes ; de Freitas, Emanuelle Neiverth ; Buckeridge, Marcos Silveira ; Polizeli, Maria de Lourdes Teixeira de Moraes

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: Folia Microbiologica; v. 70, n. 3, p. 11-pg., 2024-10-23.

Resumo

beta-Glucans comprise a group of beta-d-glucose polysaccharides (glucans) that occur naturally in the cell walls of bacteria, fungi, and cereals. Its degradation is catalyzed by beta-glucanases, enzymes that catalyze the breakdown of beta-glucan into cello-oligosaccharides and glucose. These enzymes are classified as endo-glucanases, exo-glucanases, and glucosidases according to their mechanism of action, being the lichenases (beta-1,3;1,4-glucanases, EC 3.2.1.73) one of them. Hence, we aimed to enhance lichenase production by Thermothelomyces thermophilus through the application of response surface methodology, using tamarind (Tamarindus indica) and jatoba (Hymenaea courbaril) seeds as carbon sources. The crude extract was immobilized, with a focus on improving lichenase activity, using various ionic supports, including MANAE (monoamine-N-aminoethyl), DEAE (diethylaminoethyl)-cellulose, CM (carboxymethyl)-cellulose, and PEI (polyethyleneimine)-agarose. Regarding lichenase, the optimal conditions yielding the highest activity were determined as 1.5% tamarind seeds, cultivation at 50 degrees C under static conditions for 72 h. Moreover, transitioning from Erlenmeyer flasks to a bioreactor proved pivotal, resulting in a 2.21-fold increase in activity. Biochemical characterization revealed an optimum temperature of 50 degrees C and pH of 6.5. However, sustained stability at varying pH and temperature levels was challenging, underscoring the necessity of immobilizing lichenase on ionic supports. Notably, CM-cellulose emerged as the most effective immobilization medium, exhibiting an activity of 1.01 U/g of the derivative (enzyme plus support), marking a substantial enhancement. This study marks the first lichenase immobilization on these chemical supports in existing literature. (AU)

• Processo FAPESP: 17/25862-6 - Estudos estruturais e propriedades funcionais de xiloglucanases e liquenases fúngicas: aplicações na hidrólise de biomassa lignocelulósica
• Beneficiário: Alex Graça Contato
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• 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: 22/06275-0 - Desenvolvimento de técnicas de imobilização, purificação e caracterização de lacases de Trametes hirsuta visando aplicações biotecnológicas
• Beneficiário: Guilherme Guimarães Ortolan
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Processo FAPESP: 21/07066-3 - Estudos moleculares de uma xiloglucanase de Trichoderma longibrachiatum: clonagem, expressão heteróloga, purificação e caracterização
• Beneficiário: Alex Graça Contato
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
• 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: 17/09000-4 - Efeitos da temperatura e da deficiência hídrica, em cenário climático futuro, na comunidade de fungos em solo tropical e na seleção de linhagens produtoras de óxido nitroso
• Beneficiário: Tássio Brito de Oliveira
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 14/50884-5 - INCT 2014: Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol
• Beneficiário: Marcos Silveira Buckeridge
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático