Produção de xilanase pelo fungo Rhizoctonia solani AG-1 IA e caracterização da enzima

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Data

2017-11-07

Autores

Ferreira, Letícia Louzada

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Editor

Universidade Estadual Paulista (Unesp)

Resumo

O complexo de enzimas extracelulares degradadoras de parede celular vegetal secretadas pela maioria dos microrganismos fúngicos, transformam compostos complexos presentes na constituição do material lignocelulósico, em composto mais simples, que são absorvidos pelos fungos. Fungos fitopatogênicos utilizam este mesmo mecanismo de nutrição, absorvendo os nutrientes a partir de células de plantas que infectam. Pesquisas sobre produção destas enzimas por microrganismos, assim como a diversidade de substratos alternativos têm crescido significativamente nos últimos anos, dentre elas, as xilanases têm um potencial de aplicação na indústria de alimentos, indústria de papel e celulose e mais recentemente na produção de etanol. Fungos fitopatogênicos vem sendo estudados quanto a produção enzimática, como por exemplo, o fungo Rhizoctonia solani, e os fungos do gênero Pythium e Fusarium. Estes fungos vêm demonstrando potencial na produção de enzimas, tais como xilanase, pectinase e celulase. Neste contexto vinte isolados de Rhizocotnia solani AG-1 IA foram avaliados quanto a produção xilanolitica. Dentre esses isolados, dez apresentaram potencial para a produção da enzima de interesse e foram testados utilizando diferentes materiais lignocelulósicos como substrato destes. Os substratos utilizados no ensaio de produção foram caracterizados em relação aos constituintes do material lignocelulósico. Dentre os isolados avaliados quanto a produção em deifrentes substratos, o isolado MTAFUB11-1 obteve os maiores valores de produção enzimática (41,38 U mL-1) quando cultivado em estado sólido, utilizando o substrato farelo de trigo por um período de noventa e seis horas. O isolado RR_A24 obteve os valores máximos de produção quando cultivado utilizando como substrato a U. decumbes, com valor máximo de produção de 36,62 U mL-1. Em relação ao perfil de produção ao longo do tempo o melhor tempo foi obtido pelo isolado MTAFUB11-1 que apresentou valores máximos de produção em 144 horas de cultivo. Posteriormente, realizou-se análise do efeito do pH, da temperatura e de íons sobre a atividade da enzima bruta produzida pelo fungo fitopatogênico em estudo. Observou-se, portanto, a efetividade de produção da enzima de interesse principalmente sob cultivo sólido, utilizando o farelo de trigo como substrato. As análises bioquímicas revelaram um pH ótimo de ação de atividade de 5,0, sendo que no teste de estabilidade a enzima a enzima se manteve estável entre a faixa de pH 4,5 a 7,5. Em relação ao efeito da temperatura de incubação observou que a temperatura ótima é de 60 ºC, e a estabilidade térmica foi observada nos intervalos de temperaturas de 20 ºC a 50 ºC, sendo que a enzima não se manteve estável por um período superior a 60 minutos a 60 ºC. Ademais dos dezoitos compostos utilizados para avaliar os efeitos de íons na atividade enzimática, a maioria os íons e reagentes testados diminuíram a atividade enzimática de xilanase, sendo que o reagente Dodecil sulfato de sódio (SDS) foi responsável por uma inibição de 95% da atividade enzimática em questão nas concentrações de 5 mmol L-1 e 10 mmol L-1.
The complex of extracellular enzymes that degrade the plant cell wall secreted by most fungal microorganisms, transform complex compounds present in the constitution of the lignocellulosic material into simpler compounds that are absorbed by the fungi. Phytopathogenic fungi use the same nutrition mechanism, absorbing nutrients from living plant cells that infect. Research on the production of these enzymes by microorganisms, as well as the diversity of alternative substrates have grown significantly in recent years, among them, xylanases have a potential of application in the food industry, pulp and paper industry and more recently in ethanol production. Phytopathogenic fungi have been studied for enzymatic production, for example, the fungus Rhizoctonia solani, and fungi of the genus Pythium and Fusarium. These fungi have been demonstrating potential in the production of enzymes, such as xylanase, pectinase and cellulase. In this context, twenty isolates of Rhizocotnia solani AG-1 IA were evaluated for xylanolytic production. Among these isolates, ten presented potential for the production of the enzyme of interest and were tested using different lignocellulosic materials as substrate, of which the MTAFUB11-1 strain obtained the largest (41.38 U mL-1) when cultivated in the solid state, using the wheat bran substrate for a period of ninety-six hours. The strain RR_A24 obtained the maximum production values when cultivated using as substrate the U. decumbes, with a maximum production value of 36.62 U mL-1. In relation to the production profile over time the best time was obtained by the isolate MTAFUB11-1 that presented maximum values of production in 144 hours of cultivation. Subsequently, the effect of pH, temperature and ions on the activity of the crude enzyme produced by the phytopathogenic fungus was analyzed. The efficiency of production of the enzyme of interest was therefore observed mainly under solid culture, using the wheat bran as substrate. The biochemical analysis revealed an optimum activity action pH of 5.0, and in the stability test the enzyme the enzyme remained stable in the range of pH 4.5 to 7.5. Regarding the effect of the incubation temperature, it was observed that the optimum temperature was 60 °C, and the thermal stability was observed in the temperature ranges of 20 °C to 50 °C, and the enzyme did not remain stable for more than 60 minutes at 60 °C. In addition to the eighteen compounds used to evaluate the effects of ions on the enzymatic activity, most ions and reagents tested decreased the enzymatic activity of xylanase, and sodium dodecyl sulfate (SDS) was responsible for a 95% inhibition of activity enzyme in concentrations of 5 mmol L-1 and 10 mmol L-1

Descrição

Palavras-chave

Caracterização bioquímica, Cultivo em estado sólido, Enzima fúngica, Fungos fitopatogênicos, Biochemical characterization, Cultivation in solid state, Fungal enzyme, Phytopathogenic fungus

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