Efecto de extractos crudos de cordyceps takaomontana cultivado en medios naturales en la actividad enzimática de pleurotus ostreatus para la degradación de lignina

Abstract

At present, the use of fungi that produce lignin-degrading enzymes had been studied as a biological pre-treatment of vegetal biomass, which has caught especial attention as replacement of petroleum. These organisms facilitate the fermentable sugars sourcing for biofuels production. Lignocellulosic biomass mainly consists of three polymers: cellulose, hemicellulose, and lignin. This last one is a compound that provides structural support and hinders the degradation of cellulose and hemicellulose, which are reduced to the fermentable sugars. Pleurotus ostreatus is an edible white-rot fungus which can be used in the pre-treatment of the vegetal biomass. It has been reported that the intervention of metabolites, such as nucleosides, in the metabolic pathway of fungi can enhance the production of hydrolytic enzymes. In the following study, we analysed the effects of the crude extract of Cordyceps takaomontana grown on natural culture media as enhancers or repressors of laccase activity of Pleurotus ostreatus for lignin-degrading process of rice husks. Cordyceps takaomontana were cultured in two different natural substrates: butterfly pupa agar and brown rice agar, the metabolites were extracted with three solvents: water, methanol, and n-hexane. Then, the extracts were mixed with the pre-inoculum of P. ostreatus and finally added to the rice husk, which is the substrate selected to monitor the amount of glucose and laccases. The effect of the metabolites was determined by response variables: amount of glucose and enzymatic activity by spectrophotometry using ABTS. It was established that the metabolites of Cordyceps takaomontana grown in brown rice suppress the enzymatic activity of Pleurotus ostreatus. On the other hand, it was determined that the solvent that encourages the lignin-degrading activity of Pleurotus ostreatus is water because it efficiently extracts the polar metabolites. From these results, we recommended to use the metabolites extracted with water.

Actualmente el consumo de energía aumenta un 2% por año, dentro del cual los combustibles fósiles representan un 86.3% y la energía renovable tan sólo un 9.2% del consumo energético mundial. La actual dependencia del combustible fósil significa un riesgo debido a la emisión de gases de efecto invernadero. Es por ello que la biomasa vegetal se ha convertido en la fuente de energía renovable más prometedora por su bajo costo y la baja producción de dióxido de carbono que se genera en comparación con los combustibles fósiles. Sin embargo, la presencia de lignina en la biomasa vegetal se convierte en el principal reto para el tratamiento de esta materia orgánica. La lignina es un polímero de moléculas aromáticas cíclicas de difícil degradación debido a la formación de cristales complejos, lo que dificulta a su vez la obtención de azúcares fermentables a partir de la celulosa y la hemicelulosa. Existen varios procesos para la degradación de la lignina, de los cuales se destacan dos, el proceso Kraft y los procesos basados en reacciones de Fenton. El primero, utiliza altas concentraciones de bases fuertes y compuestos azufrados (Chakar & Ragauskas, 2006). En segundo lugar, los procesos basados en reacciones de Fenton utilizan grandes cantidades de ácidos fuertes y peróxido de hidrógeno. Ambos mecanismos producen efluentes de difícil manejo ambiental y poseen rendimientos cercanos al 80%, lo que significa que requieren de otros procedimientos para deteriorar la lignina por completo. Es así como, el uso de hongos basidiomicetes, como Pleurotus ostreatus, para la degradación de este biopolímero se ha presentado como una alternativa viable. La producción de lacasas permite a Pleurotus ostreatus romper los enlaces de la lignina como resultado de su metabolismo. Por otro lado, el género de hongo Cordyceps sensu lato, es conocido por sus propiedades medicinales, esto debido a que produce nucleósidos, entre otros metabolitos bioactivos, que participan en múltiples rutas.