Perfil enzimático e análise filogenética de uma comunidade microbiana celulolítica

• Autor(a) principal: Santos, Josenilda Carlos dos
• Data de Publicação: 2014
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: LOCUS Repositório Institucional da UFV
• Texto Completo: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/6546
• topic: Microbiologia industrial; Microrganismos biotecnológicos; Comunidade microbiana; Celulases; Microbiologia Aplicada

A hidrólise da lignocelulose, presente na biomassa vegetal, requer a participação de uma série de enzimas lignocelulolíticas, produzidas por diversos micro-organismos. Este processo é natural, gradual e resulta na liberação de açúcares fermentáveis e outros produtos industriais. No entanto, o processo de hidrólise da lignocelulose na indústria requer uma formulação enzimática robusta e com amplo espectro de atividade hidrolítica, capaz de disponibilizar a maior quantidade possível de açúcares para os bioprocessos. Dessa forma, o ideal seria produzir coquetéis enzimáticos a partir de comunidades microbianas, que se estabelecem em ambientes onde o a biomassa vegetal está sendo degradada. Assim, os objetivos deste estudo foram: determinar e caracterizar atividades enzimáticas presentes no coquetel enzimático obtido a partir de uma comunidade microbiana celulolítica; determinar a diversidade de micro-organismos presentes nesta comunidade e inferir sobre as relações filogenéticas e funcionais entre seus membros. Uma comunidade microbiana celulolítica, derivada de duas outras comunidades foi cultivada em meio solução Peptona-Celulose (PCS), suplementado com 1% (p/v) de bagaço de cana, a 50°C e sem aeração, durante sete dias. O extrato enzimático produzido por esta comunidade apresentou cinco atividades enzimáticas diferentes (CMCase, FPase, xilanase, β-glicosidase e protease). Xilanase e CMCase alcançaram sua atividade máxima no sexto dia de cultivo (9,98 U mg -1 e 2,0 U mg -1 , respectivamente), FPase no quarto dia (0,6 U mg -1 ), β-glicosidase no terceiro (0,36 U mg -1 ) e protease no primeiro dia (0,05 U mg -1 ). O efeito do pH, temperatura e termoestabilidade sobre as atividades enzimáticas foi analisado. Xilanase e CMCase apresentaram maior atividade em pH 8,0, FPase e β-glicosidase em pH 7,0 e protease em pH 5,0. A melhor atividade de xilanase e CMCase ocorreu a 70°C, FPase a 60°C, β- glicosidase a 50°C e protease a 40°C. Xilanase, CMCase e FPase foram termoestáveis em todas as temperaturas testadas (40, 50 e 60°C) ao longo de 2h de incubação. A β- glicosidase foi termoestável nos 80 min iniciais, em todas as temperaturas. Protease foi termosensível a 40°C, nos 40 min iniciais de incubação. As atividades enzimáticas viiipresentes no coquetel enzimático, produzido pela comunidade microbiana mista, apresentaram tolerância a ampla faixa de pH e elevadas temperaturas e estabilidade térmica, exibindo potencial para aplicação em processos biotecnológicos. O DNA total da comunidade foi extraído, os genes ribossomais 16S e 28S foram amplificados e sequenciados. A análise das sequências dos genes ribossomais revelou que estes possuem similaridade maior que 90% com sequências conhecidas depositadas no GenBank e indicaram que a comunidade microbiana celulolítica era composta por diversas espécies de bactérias e fungos, que foram agrupadas em duas árvores filogenéticas. O fungo Ganoderma lucidum e a bactéria Ureibacillus não cultivável apresentaram a maior frequência relativa na comunidade. As complexas interações metabólicas e ecológicas entre as multiespécies microbianas, presentes na comunidade microbiana mista certamente contribuiram para a eficiente hidrólise da lignocelulose nas condições estabelecidas neste estudo.