Formación de un complejo enzimático lignocelulolítico a partir de hongos de pudrición de la madera para hidrolizar paja de trigo

Abstract

La producción de azúcares desde lignocelulosa para producir biocombustibles y otros productos de valor, ha sido un desafío de los últimos tiempos. Debido a la estructura recalcitrante del material lignocelulósico, su degradación demanda gran cantidad de enzimas, lo que encarece el proceso. Uno de los métodos más económicos estudiados consiste en usar extractos enzimáticos crudos. Estos extractos pueden obtenerse cultivando, en medio líquido, hongos de pudrición de la madera y luego utilizar el sobrenadante en una reacción de hidrólisis de lignocelulosa. Sin embargo, para estos hongos, los rendimientos han sido bajos, por debajo del 20%. Con el objetivo de mejorar esos rendimientos desde los hongos de pudrición de la madera Gloeophyllum trabeum, Phanerochaete chrysosporium y Trametes versicolor, se evaluaron dos estrategias para la obtención de enzimas, en donde se utilizaron extractos extracelulares crudos (EEC) con los cuales hidrolizar paja de trigo pretratada (PTP). Una estrategia consistió en cultivar los hongos individualmente y de cada cultivo obtener un EEC. Estos EEC se mezclaron en proporciones 5:2, 1:1 y 2:5 para ser usados en las hidrólisis de PTP. En la segunda estrategia se cultivó más de un hongo en el mismo medio, y de cada uno de estos co-cultivos se obtuvo un EEC que se usó en hidrólisis de PTP. Los resultados mostraron que los cultivos y co-cultivos con P. chrysosporium tuvieron muy baja producción de enzimas, alrededor de 20 veces menos, comparado con los otros hongos, por lo que se trabajó con EECs de G. trabeum, T. versicolor y con EEC del co-cultivo de estos. Los resultados de la hidrólisis de PTP mostraron que al mezclar los EEC de los hongos se produce un incremento en la producción de glucosa en comparación con la producción por los EEC en reacciones individuales. Según el análisis de actividad enzimática de los EEC se observó sinergia entre enzimas de ambos extractos. Se postula que esta sinergia es debido a un enriquecimiento enzimático o complementariedad funcional entre enzimas, ya que el EEC de un hongo presenta alta actividad enzimática donde el EEC de otro hongo presenta baja. Con respecto al co-cultivo se observó incremento en la producción de glucosa, posiblemente debido a la presencia de proteínas auxiliares que se habrían expresado en mayor cantidad en el co-cultivo. Se concluye que existe sinergia al mezclar los EEC de G. trabeum y T. versicolor para hidrolizar PTP y que se puede obtener un EEC mejorado desde un co-cultivo de estos hongos, siendo este último más ventajoso por su facilidad de obtención. Con respecto a los rendimientos de conversión a azúcares, éstos son relativamente bajos (14%) en comparación con la literatura (entre 36% y 74%) por lo que se recomienda optimizar los medios de cultivo, modificando su composición, hacia un máximo de producción de enzimas.