Bioprospecção de microrganismos do bioma Cerrado visando a desconstrução de lignina para produção de bioprodutos

Abstract

A lignina, o polímero aromático mais abundante na natureza e subproduto da produção de celulose, é recalcitrante e, frequentemente, subutilizada, apesar de seu potencial para gerar produtos de alto valor agregado. Este trabalho visa explorar a capacidade de bactérias de degradar lignina. Amostras de solo do Cerrado brasileiro foram coletadas e inoculadas em meio mínimo M9 com lignina Kraft alcalina como única fonte de carbono e incubadas a 37 °C. Foram isoladas 81 bactérias após triagem, e 50 delas demonstraram capacidade de crescer em diferentes tipos de lignina industrial. A identificação taxonômica por sequenciamento do gene 16S, resultou na identificação de 35 bactérias. As curvas de crescimento revelaram que o desenvolvimento das bactérias foi lento em todas as estratégias adotadas. A bactéria Stenotrophomonas atingiu uma densidade óptica (OD) máxima de 0,83 em 7 dias e 0,81 em 14 dias, sem alcançar OD de 1. Análises por UPLC-PDA dos sobrenadantes indicaram variações na composição química da lignina, com picos em diferentes tempos de retenção. Após 7 dias de crescimento, houve aumento na concentração de lignina, possivelmente devido à solubilização pelas bactérias. Após 14 dias, a concentração de lignina diminuiu, mas sem a aparição de novos picos, sugerindo consumo completo dos produtos gerados. Análises por UHPLC-MS/MS destacaram a produção de metabólitos diferenciados, com Pseudomonas putida KT2440 e Pseudomonas citronelollis C12 sendo notáveis pela produção de compostos como epóxido de rutacridona. Brucella intermedia strain XG-2 e Achromobacter denitrificans strain FDAARGOS_786 também mostraram potencial na bioconversão de lignina, com a produção de compostos como ácidos retinóicos e epóxido de rutacridona. Stenotrophomonas sp. strain Y destacou-se na produção de ficinas. Os resultados indicam que as bactérias isoladas do Cerrado possuem significativo potencial biotecnológico para a bioconversão de lignina em possíveis produtos. A otimização desse processo pode transformar a lignina em uma matéria-prima valiosa para a indústria, promovendo uma economia mais sustentável.