Evaluación enzimática de diferentes cepas de hongos asociados a la biodegradación de lignina con aplicación al proceso de blanqueo de la celulosa

Abstract

Three fungal strains isolated from wood logs were identified by phylogenetic analysis of ITS rDNA region as Trametes versicolor (CMU-TA01), Irpexlacteus (CMU-84/13), and Phlebiopsis sp. (CMU-47/13). A simple solid-state fermentation assay (SSF) was implemented to analyze the capability of fungal strains to grow on and bleach kraft pulp (KP). In SSF conducted without or with low concentration (0.5% w/v) of glucose, the three strains bleached KP with different degrees of efficiency. The best percentage kappa number reductions obtained with Phlebiopsis sp. (48.3%), T. versicolor (43%), and Irpexlacteus (39.3%), evidencing their capability for lignin breakdown. These percent kappa number reductions of KP are equal or better than those previously reported for other white-rot fungi, and KP delignification by Phlebiopsissp. is reported for the first time. Scanning electron microscopy (SEM) images of KP fibers in SSF assays demonstrated increased roughness, striation, clefts, and grooves, showing significant cell wall modification. In liquid medium supplemented with 0.5% (w/v) of KP, T. versicolor produced the highest levels of extracellular laccase (Lac, 99.94±4.58 U/mL), Manganese-peroxidase (MnP, 82.96±2.99 U/mL), and lignin-peroxidase (LiP, 39.06±4.66 U/mL) activities, whereas Phlebiopsis sp. and I. lacteus showed no Lac and low LiP activities. Thus, MnP activity was strongly associated with the delignification ability of studied strains.

Se identificaron tres cepas de hongos aisladas de troncos de madera mediante el análisis filogenético de la región de rDNA de ITS como Trametesversicolor (CMU-TA01), Irpexlacteus (CMU-84/13) y Phlebiopsissp. (CMU-47/13). Se realizó un simple ensayo de fermentación en estado sólido (SSF) para analizar la capacidad de las cepas fúngicas de crecer y blanquear la pulpa Kraft (KP). En SSF conducido sin o con baja concentración (0,5% p / v) de glucosa, las tres cepas blanquearon KP con diferentes grados de eficiencia. El mejor porcentaje de reducción del número de kappa obtenido con Phlebiopsissp. (48,3%), T. versicolor (43%) e Irpexlacteus (39,3%), lo que demuestra su capacidad para la descomposición de la lignina. Estos porcentajes de reducción del número de kappa de KP son iguales o mejores que los reportados anteriormente para otros hongos de pudrición blanca, y la deslignificación de KP por Phlebiopsissp. se reporta por primera vez. Las imágenes de microscopía electrónica de barrido (SEM) de fibras KP en ensayos de SSF demostraron rugosidad aumentada, estrías, hendiduras y ranuras, mostrando una modificación significativa de la pared celular. En medio líquido suplementado con KP al 0,5% (p / v), el T. versicolor produjo los niveles más altos de lacasa extracelular (Lac, 99,94 ± 4,58 U / mL), Manganesa-peroxidasa (MnP, 82,96 ± 2,99 U / mL) y lignina-peroxidasa (LiP, 39,06 ± 4,66 U / mL), mientras que Phlebiopsissp. y I. lacteus no mostraron actividad Lac y baja LiP. Por lo tanto, la actividad de MnP se asoció fuertemente con la capacidad de deslignificación de las cepas estudiadas.