Isolamento e caracterização de bactérias anaeróbicas conversoras de lignina

Abstract

A crise mundial de acúmulo de resíduos tóxicos, traz à tona a necessidade de uma forma sustentável de utilização de compostos resultantes de processos industriais, como a lignina kraft é produzida por indústrias produtoras de polpa de papel e celulose, a partir do tratamento de biomassa lignocelulósica. A lignina é uma fonte de compostos aromáticos de interesse industrial por ser renovável. Estudos anteriores reportaram que no rúmen bovino há uma microbiota diversa e altamente especializada na degradação da lignocelulose, indicando que estas comunidades microbianas podem ser constituídas por microrganismos conversores deste tipo de biomassa e assim com potencial em processos industriais que utilizam lignocelulose como matéria-prima. O presente estudo, tem como objetivo identificar e caracterizar bactérias anaeróbias capazes de desconstruir lignina kraft visando agregar valor à lignina. Foram obtidos 19 isolados bacterianos a partir de consórcio bacteriano coletado de rúmen bovino, todos foram cultivados em meio redutor contendo lignina kraft e suplementados com glicose, 0,5%. A capacidade de descoloração e degradação da lignina foi avaliada por espectrofotometria, e as modificações estruturais na lignina foram analisadas por espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Além disso, foi realizada a identificação molecular dos isolados por sequenciamento do gene rRNA 16S, e o secretoma bacteriano foi analisado para identificar proteínas envolvidas no processo de degradação. Dos 19 isolados, 18 apresentaram atividade de descoloração da lignina, com taxas de descoloração superiores a 50% para a maioria dos isolados. O isolado IY 2-3 destacou-se com a maior taxa de descoloração (66,6%) e degradação (42,07%) após 24 horas de cultivo. A análise de FTIR revelou modificações significativas na estrutura da lignina, indicando a quebra de ligações C-C e C-O, especialmente nos grupos guaiacil e siringil. A identificação molecular sugeriu a presença de bactérias dos gêneros Klebsiella e Enterococcus, com potencial para degradação de lignina. A análise do secretoma do isolado IY 2-3 revelou a presença de proteínas nas faixas de 70-50 kDa e 30-20 kDa, indicando a liberação de enzimas envolvidas na degradação da lignina. Este estudo demonstrou que bactérias anaeróbias isoladas do rúmen bovino possuem capacidade de degradar lignina kraft, com destaque para o isolado IY 2-3. A suplementação com glicose foi essencial para o crescimento bacteriano e a atividade de degradação. As modificações estruturais na lignina observadas por FTIR sugerem diferentes mecanismos de degradação entre os isolados. A identificação de proteínas no secretoma abre caminho para futuros estudos sobre as enzimas envolvidas nesse processo. Esses resultados indicam o potencial de aplicação dessas bactérias em processos industriais para a valorização de resíduos de lignina.