Enzyme Production by Induratia spp. Isolated from Coffee Plants in Brazil

Abstract Endophytic fungi belonging to the genus Muscodor now transferred to Induratia are known producers of bioactive volatile organic compounds (VOCs) with many industrial applications. However, the members of this genus have rarely been reported to produce non-volatile metabolites including enzyme. Enzymes of the endophytes are degraders of the polysaccharides available in the host plants and the knowledge of enzyme production by Induratia spp. may provide insights into their possible biotechnological applications. The aim of this study was to evaluate the activity of amylase, cellulase, lipase, pectinase, phytase, protease, endo β-1,4 glucanase and exo β-1,4 glucanase enzymes produced by fungi of the species Induratia coffeana, Induratia yucatanensis and Induratia sp. isolated from organic coffee plants. All Induratia spp. were able to produce the extracellular enzymes cellulase, pectinase, protease, and phytase. Eight fungi were able to produce lipase and four produced amylase. The specific activity of endo β-1, 4 glucanase and exo β-1,4 glucanase enzymes were detected for 9 and 8 endophytic fungi, respectively. This work demonstrated for the first time, the array of enzymes produced by Induratia spp. isolated from Coffea arabica in organic systems in Brazil.

Spray Drying of Coloring Extracts Produced by Fungi Isolated from Brazilian Caves

Abstract Pigments produced by submerged fermentation of three filamentous fungi isolated from Brazilian caves, namely Aspergillus keveii, Penicillium flavigenum, and Epicoccum nigrum, were submitted to spray drying in presence of the adjuvants maltodextrin, modified starch or gum arabic. Yellow fine powders with low moisture content and water activity, and high color retention (> 70%) were successfully generated with a high product recovery ratio (> 50%), independently of the adjuvant used. The dried products have enhanced stability and potential to might be used as a natural colorant in food and pharmaceutical applications.

Antimicrobial activity of endophytic fungi from coffee plants / Atividade antimicrobiana de fungos endofíticos de plantas de café

Endophytic fungi are a promising source for discovery of compounds with biotechnological potential. The aim of this study was to select and identify endophytic fungi from Coffea arabica that produce volatile organic compounds (VOCs), evaluate the effect of the VOCs produced by endophytic fungi on the growth of Rhizoctonia solani, Fusarium oxysporum, Phoma sp., Botrytis cinerea, Fusarium solani, Fusarium verticillioides, Cercospora coffeicola and Pestalotia longisetula, and select endophytic fungi with potential for biological control of Aspergillus ochraceus inoculated in coffee beans and F. verticillioides inoculated in corn seeds. An isolate of Muscodor albus was used as selection tool for VOC producing fungi. Among the 400 endophytic fungi isolates, 11 were able to grow in the presence of VOCs produced by M. albus. These fungi were identified as Muscodor spp. (9) and Simplicillium sp. according to searches in UNITE database using DNA sequences of internal transcribed spacer (ITS). The VOC's produced by endophytic fungi inhibited the growth the phytopathogenic fungi with different efficacies, compared to the control. The VOCs produced by Muscodor coffeanum (COAD 1842) showed fungicidal effect against A. ochraceus on coffee beans. Six endophytic fungi completely inhibited growth of F. verticillioides inoculated in corn seeds. This study demonstrates that the volatile-compound producing endophytic fungi, isolated from Coffea arabica, are promising sources of bioactive compounds.

Fungos endofíticos são uma fonte promissora para a descoberta de compostos com potencial biotecnológico. O objetivo deste estudo foi selecionar e identificar fungos endofíticos de Coffea arabica que produzem compostos orgânicos voláteis (COVs), avaliar o efeito dos compostos orgânicos voláteis produzido por fungos endofíticos sobre o crescimento de Rhizoctonia solani, Fusarium oxysporum, Phoma sp., Botrytis cinerea, Fusarium solani, Fusarium verticillioides, Cercospora coffeicola e Pestalotia longisetula e selecionar fungos endofíticos com potencial para controle biológico de Aspergillus ochraceus inoculado em grãos de café e F. verticillioides inoculado em sementes de milho. Um isolado de Muscodor albus foi utilizado como ferramenta de seleção para fungos endofíticos produtores de COVs. Dentre os 400 fungos endofíticos isolados, 11 foram capazes de crescer na presença de COVs produzidos por M. albus. Estes fungos foram identificados como Muscodor spp. (9) e Simplicillium sp. de acordo com pesquisas na base de dados UNITE usando sequências de DNA do espaçador transcrito interno (ITS). Os COVs produzidos por fungos endofíticos inibiram o crescimento dos fungos fitopatogênicos em comparação com o controle com diferentes eficácias. Os COVs produzidos por Muscodor coffeanum (COAD 1842) apresentou efeito fungicida contra A. ochraceus em grãos de café. Seis fungos endofíticos inibiram completamente o crescimento de F. verticillioides inoculado em sementes de milho. Este estudo demonstra que os fungos endofíticos produtores de compostos voláteis isolados de Coffea arabica são fontes promissoras de compostos bioativos.

Optimization of culture conditions for tannase production by Aspergillus sp. gm4 in solid state fermentation / Otimização das condições de cultivo para produção de tanase por Aspergillus sp. gm4 em fermentação em estado sólido

Tannase is an industrially important enzyme produced by a large number of microorganisms. This study analyzed the production of tannase by Aspergillus sp. GM4 under solid-state fermentation (SSF) using different vegetable leaves (mango, jamun and coffee) and agricultural residues (coffee husks, rice husks and wheat bran). Among the substrates used jamun leaves yielded high tannase production. The Plackett-Burman design was conducted to evaluate the effects of 12 independent variables on the production of tannase under SSF using jamun leaves as substrate. Among these variables, incubation time, potassium nitrate and tannic acid had significant effects on enzyme production. A lower incubation time was fixed and supplementation with potassium nitrate and tannic acid were optimized using the Central Composite Design. The best conditions for tannase production were: incubation time of 2 days; tannic acid at 1.53% (w w-1) and potassium nitrate at 2.71% (w w- 1). After the optimization process, tannase production increased 4.65-fold, which showed that the statistical experimental design offers a practicable approach to the implementation of optimization of tannase production.

Tanase é uma enzima industrialmente importante produzida por um grande número de microrganismos. Este estudo analisou a produção de tanase por Aspergillus sp. GM4 em fermentação em estado sólido (FES) utilizando diferentes vegetais como folhas de manga, de jambolão, de café e resíduos agrícolas, como a casca de café, casca de arroz e farelo de trigo. Entre os substratos utilizados, as folhas jambolão renderam alta produção de tanase. O planejamento de Plackett-Burman foi conduzido para avaliar os efeitos de 12 variáveis independentes sobre a produção de tanase em FES usando folhas jambolão como substrato. Entre estas variáveis, tiveram efeitos significativos na produção da enzima o tempo de incubação, o nitrato de potássio e o ácido tânico. O menor tempo de incubação foi fixado e a suplementação de nitrato de potássio e ácido tânico foi otimizada utilizando o planejamento composto central rotacional. As melhores condições para a produção de tanase foram o tempo de incubação de dois dias, a concentração de ácido tânico de 1,53% (g g-1) e de nitrato de potássio 2,71% (g gw-1). Após o processo de otimização, a produção tanase aumentou 4,65 vezes, o que mostrou que o delineamento experimental foi um método viável para a otimização da produção de tanase.

Morphological and molecular differentiation of the pectinase producing fungi Penicillium expansum and Penicillium griseoroseum

Two species from the genus Penicillium, Penicillium expansum and P. griseoroseum (Brasilian isolates) were characterized morphologic and molecularlly. Morphological variability was detected among isolates in regard to colony morphology and to conidia coloration. The molecular characterization was based on the RAPD markers, telomeric fingerprinting and ITS sequencing. A total of 78 RAPD primers were used and 8 presented differences in band patterns with 54 percent of the amplified polymorphic fragments. The monomorphic fragments of 600 bp (P. expansum) and 594 bp (P. griseoroseum) were amplified. The only internal transcribed spacer region variation detected between the two species was the additional six initial nucleotides. The analysis by telomeric fingerprinting showed polymorphism between both species and the chromosome minimal numbers estimated were three. The polymorphism observed in the organization of the subtelomeric region in the genome of two Penicillium species within the high homogeneous Penicillium subgenus is for the first time reported and perhaps can be employed in future phylogenetic studies.

Penicillium expansum e P. griseoroseum foram caracterizados morfológica e molecularmente. Variações na morfologia das colônias e coloração dos conídeos foram observadas entre os isolados. A caracterização molecular foi baseada em marcadores RAPD, sequenciamento da região do espaçador interno transcrito do DNA ribossomal e "fingerprinting" telomérico. Foi usado um total de 78 primers RAPD, sendo que 8 apresentaram 54 por cento de fragmentos de DNA polimórficos. Os produtos da amplificação da região ITS de P. expansum e P. griseoroseum foram de 600 e 594 pb, respectivamente. Não foi detectada nenhuma variação na seqüência de nucleotídeos dessa região, comparando-se P. expansum e P. griseoroseum, exceto em relação aos seis nucleotídeos iniciais adicionais. Observou-se a ocorrência de polimorfismo na organização da região subtelomérica no genoma destes fungos e estimou-se um número mínimo de três cromossomos para estas espécies. Este é o primeiro trabalho que descreve a existência de polimorfismo na organização da região subtelomérica do genoma de espécies de fungos pertencentes ao gênero Penicillium, altamente homogêneo, indicando uma possível utilização da abordagem empregada neste estudo para pesquisas filogenéticas futuras.