Mediator system to increase the delignification of sugarcane residues with fungal enzymes

• Autores: Luz Marina Flórez Pardo, Angela Sofía Parra Paz, Jorge Enrique López Galán, Jersson Ivan Figueroa Oviedo
• Localización: CT&F - Ciencia, tecnología y futuro, ISSN-e 0122-5383, Vol. 6, Nº. 2, 2015, págs. 81-92
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Uso de um sistema mediador para incrementar a deslignificação de resíduos de cana de açúcar com enzimas fúngicas
  • Uso de un sistema mediador para incrementar la deslignificación de residuos de caña de azúcar con enzimas fúngicas
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• Resumen
  • español

    Los residuos industriales son recursos que generan una seguridad energética regional, pero ellos no han sido suficientemente valorizados. En el sur de Colombia, el sector de la caña de azúcar produce aproximadamente 9'000000 T/año de residuos, principalmente representados por hojas y cogollos. De estos residuos es posible obtener etanol y una de las etapas más críticas es su deslignificación. En este proceso, la remoción de lignina con el uso de extractos de enzima extracelular y mediadores, todavía no ha sido ampliamente estudiada. Por consiguiente, se desarrolló una metodología para extraer del hongo Pleurotus ostreatus, el cual fue cultivado por fermentación en substrato sólido, un coctel de enzimas compuesto por lacasa, manganeso peroxidasa (MnP) y lignoperoxidasa (LiP). Estos extractos enzimáticos fueron probados con el uso de dos mediadores: 1) ABTS: 2,2'-azino-bis-3-etilbenzotiazolina-6-ácido sulfonico y 2) vainillina, sobre dos diferentes tipos de residuos: no tratados y pretratados con ultrasonido. Como resultado se encontró que el extracto crudo de enzima estuvo compuesto por actividad lacasa (0.432 U/mL), LiP (0.116 U/mL) y MnP (0.025 U/mL). Adicionalmente, los resultados confirmaron que este extracto crudo en asocio con ABTS como mediador de lacasa, fue capaz de remover el 52.7% de la lignina de los residuos de caña de azúcar pretratados con ultrasonido. También es importante resaltar que estos resultados fueron muy promisorios, sobre todo si se puede usar un extracto extracelular más concentrado.

  • English

    Industrial residues are resources that generate regional energy security but they have not been sufficiently valued. In southern Colombia, the sugar cane sector produces approximately 9'000 000 T/year of residues, mostly represented by tops and leaves. Delignification is a critical step in the process of obtaining ethanol from these residues. The removal of lignin using extracellular enzyme extracts and mediators has not been widely studied. Therefore, a methodology was developed to extract, a cocktail of enzymes consisting of laccase, manganese peroxidase (MnP) and lignoperoxidase (LiP) from Pleurotus ostreatus, which was cultivated by solid substrate fermentation. The extracts with two mediators: 1) ABTS: 2,2'-azino-bis-3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonic-acid and 2) vanillin, were tested on two different types of residues: untreated residues and pretreated residues with ultrasound. It was found that the crude enzyme extract contained laccase (0.432 U/mL), LiP (0.116 U/mL) and MnP (0.025 U/mL) activity. Additionally, the results confirmed that this extract was capable of removing 52.7% of lignin from ultrasound pretreated sugar cane residues and ABTS as the laccase mediator. It is important to highlight that the results obtained were very promising mainly if a more concentrated extracellular extract can be used.

  • português

    Os resíduos industriais são recursos que geram uma segurança energética regional, mas eles não são suficientemente valorizados. No sul da Colômbia, o setor da cana de açúcar produz aproximadamente 9'000 000 T/ano de resíduos, principalmente representados por folhas e miolos. Destes resíduos podemos obter etanol e uma das etapas mais críticas é a deslignificação. Neste processo, a remoção de lignina com o uso de extratos de enzima extracelular e mediadores, ainda não foi amplamente estudada. Consequentemente, foi desenvolvida uma metodologia para a extração do fungo Pleurotus ostreatus, o qual foi cultivado por fermentação em substrato sólido, um coquetel de enzimas composto por lacase, manganês peroxidase (MnP) e lignoperoxidase (LiP). Estes extratos enzimáticos foram testados com o uso dos mediadores: 1) ABTS: 2,2'-azino-bis-3-etilbenzotiazoline-6-ácido sulfônico e 2) vanilina, sobre dois diferentes tipos de resíduos: não tratados e pré-tratados com ultrassom. Como resultado verificou-se que o extrato cru de enzima esteve composto por atividade lacase (0.432 U/mL), LiP (0.116 U/mL) e MnP (0.025 U/mL). Adicionalmente, os resultados confirmaram que esse extrato cru junto com o ABTS como mediador de lacase foi capaz de remover 52.7% da lignina dos resíduos de cana de açúcar pré-tratados com ultrassom. Também é importante salientar que estes resultados foram muito promissórios, designadamente, se é possível utilizar um extrato extracelular mais concentrado.