Prospecção de fungos quitinolíticos e produção de quitinases por fermentação em estado sólido
Resumo
Os fungos são organismos que apresentam elevada importância, pois são os decompositores primários dos ecossistemas terrestres, possuem funções ecológicas críticas na ciclagem de nutrientes e nas associações com outros organismos. A diversidade metabólica dos fungos desperta grande interesse para exploração tecnológica, pois novos produtos naturais estão continuamente sendo produzidos por estes. Entretanto, apenas uma pequena parte da diversidade fúngica tem sido cultivada e selecionada como recurso biotecnológico. Grande parte desse potencial dos fungos se deve a diversidade da produção de enzimas hidrolíticas, como as quitinases, que podem ser utilizadas para diversos fins. As quitinases hidrolisam as ligações β-1,4 no polímero de quitina, resultando na liberação de quito-oligômeros. Essas enzimas são estudadas para várias aplicações, como na produção de bioinseticidas para uso na agricultura. Apesar dessa relevância, alguns fatores restringem uma exploração comercial mais ampla das quitinases, como a escassez de microrganismos com altas taxas de produção, o alto custo de produção, e a baixa atividade e estabilidade das quitinases disponíveis. Os objetivos deste estudo foram isolar e identificar fungos produtores de quitinases, avaliar a produção desta enzima em fermentação em estado sólido (FES), otimizar a produção de quitinases pelo isolado maior produtor desta enzima, avaliar diferentes fontes de quitina para a produção de quitinase, testar diferentes solventes para a extração das enzimas produzidas durante o processo fermentativo e avaliar a efetividade do extrato enzimático e do controle biológico na mortalidade dos nematoides fitopatogênicos Meloidogyne javanica e Meloidogyne incognita. Foram isolados 51 fungos a partir do exoesqueleto de percevejos Tibraca limbativentris em 5 pontos de coleta distribuídos no Rio Grande do Sul, Brasil. Dos isolados, 50 produziram quitinases e dez foram selecionados como os melhores produtores desta enzima, em FES utilizando farelo de trigo e solução de macro e micro nutrientes. Esses dez isolados foram identificados pela região ITS1-5.8S-ITS2 do nrDNA. O isolado selecionado Trichoderma sp. UFSMQ40 com 13,07 U gds-1 de quitinase, seguido dos isolados Fusarium sp. UFSMQ32 (11,35 U gds-1), Trichoderma sp. UFSMQ24 (10,11 U gds-1), Fusarium sp. UFSMQ18 (10,05 U gds-1), Fusarium sp. UFSMQ1 (9,84 U gds-1), Lecanicillium sp. UFSMQ6 (9,71 U gds-1), Fusarium sp. UFSMQ27 (9,11 U gds-1), Fusarium sp. UFSMQ12 (8,92 U gds-1), Fusarium sp. UFSMQ49 (8,16 U gds-1) e Fusarium sp. UFSMQ17 (8,05 U gds-1) apresentaram elevada produção de quitinases em FES. Após essa etapa, o isolado Trichoderma sp. UFSMQ40 foi identificado como Trichoderma koningiopsis pela amplificação do fragmento do gene tef1. Como resultado da otimização, a maior produção de quitinases por este fungo em FES foi de 10,76 U gds-1 e ocorreu quando foi utilizado no substrato farelo de trigo: 55% de umidade, 15% de quitina coloidal, 100% de água de maceração de milho, dois discos de inóculo à 30 °C por 72 h. A quitina coloidal, em pó e em flocos, podem ser utilizadas como indutores enzimáticos sem alterar a produção de quitinase pelo isolado. A utilização da razão 1:15 de tampão citrato-fosfato foi o melhor extrator avaliado para as quitinases produzidas por este isolado em FES. O isolado Trichoderma koningiopsis UFSMQ40 apresenta potencial para a produção industrial de quitinases utilizando resíduos agroindustriais como substratos e elevado efeito nematicida contra Meloidogyne incognita e Meloidogyne javanica.