ABSTRACT
Abstract The triphenylmethane Malachite Green (MG) and Crystal Violet (CV) dyes are cationic dyes and mix with domestic wastewater when dumped; increasing, among others, the chemical and biological oxygen demand and can cause acute toxicity at different trophic levels. Promoting the removal (decolorization) of MG and CV, and laccase activity (54.8 ± 8.9 and 30.6 ± 2.9 UL-1 respectively) by using P. ostreatus viable biomass needed parameters such as pH (4.5 and 6.0), temperature (25 to 30 °C), stirring speed (120 rpm), percentage of inoculum (2% v/v), and dye concentration (20 and 10 mg L-1). In adsorption studies, it was showed that an acidic pH favors the adsorption of both dyes and the model of pseudo-second order describes best the phenomenon of adsorption. Finally, the germination index (GI), using Lactuca sativa seeds for the initial dyes solutions, was < 50%; demonstrating its high phytotoxic effect. When dye solutions were treated with viable biomass, the GI increased, leaving open the possibility to perform future research to determine if the aqueous solutions, post-treated with P. ostreatus, could be used in treatments that generate less toxic water which could be used in processes that do not require potable water.
Resumen Los colorantes trifenilmetánicos Verde Malaquita (MG) y Crystal Violeta (CV) son catiónicos y al ser vertidos se mezclan con aguas residuales domésticas, incrementando, entre otros, la demanda química y biológica de oxígeno; pudiendo causar toxicidad aguda en diferentes niveles tróficos. En este estudio se encontró que los parámetros pH (4,5 y 6,0), temperatura (25 y 30 °C), velocidad de agitación (120 r.p.m.), porcentaje de inóculo (2 % v/v) y concentración de colorante (20 y 10 mgL-1), presentaron un efecto significativo (p < 0.05) para favorecer la remoción (decoloración) de MG y CV, así como la actividad lacasa (54,76 ± 8,91 y 30,59 ± 2,89 UL-1 respectivamente) al utilizar biomasa viable de P. ostreatus. En los estudios de adsorción se evidenció que pH ácidos favorecen la adsorción de ambos colorantes y que el modelo de Pseudo-segundo orden describe mejor el fenómeno de quimisorción. Finalmente los índices de germinación (IG) empleando semillas de Lactuca sativa, para los colorantes iniciales fueron < 50 %; demostrando su efecto fitotóxico elevado. Cuando las soluciones de colorantes fueron tratadas con biomasa viable, el IG aumentó, dejando abierta la puerta para la realización de investigaciones futuras con la intensión de determinar si las soluciones acuosas, postratadas con P ostreatus, pueden ser utilizadas en tratamientos que generen aguas menos tóxicas y que estas puedan ser empleadas en otros procesos que no requieran agua potable.
Resumen Os corantes de tipo trifenilmetano Verde Malaquita (VM) e Cristal Violeta (CV) são corantes catiônicos e se misturam com águas residuais domésticas quando descartadas; aumentando, entre outros, as demandas químicas e biológicas de oxigênio, podendo causar toxicidade aguda em diferentes níveis tróficos. Promoveu-se a remoção (descoloração) de VM e CV, e atividade da lacase (54.8 ± 8.9 e 30.6 ± 2.9 UL-1 respectivamente) utilizando como parâmetros necessários para a biomassa viável de P. ostreatus como pH (4,5 e 6,0), temperatura (25 a 30 °C), velocidade de agitação (120 RPM), porcentagem de inócuo (2 % v/v), e concentração de corante (20 e 10 mg L-1). Em estudos de absorção, se demonstrou que um pH mais ácido favorece a absorção de ambos corantes e o modelo de pseudo-segunda ordem descreve melhor o fenômeno da absorção. Finalmente, o índice de germinação (IG), utilizando sementes de Lactuca sativa para as soluções iniciais dos corantes, foi < 50 %; demonstrando assim seu alto efeito fitotóxico. Quando as soluções de corante foram tratadas com a biomassa viável, o IG aumentou, deixando em aberto a possibilidade de realizar futuras investigações para determinar se as soluções aquosas, tratadas com P. ostreatus, poderiam ser utilizadas em tratamentos que gerem águas menos tóxicas, que poderia ser utilizada em processos que não requerem água potável.
ABSTRACT
The effect of atrazine concentrations on mycelial growth and ligninolytic enzyme activities of eight native ligninolytic macrofungi isolated in Veracruz, México, were evaluated in a semi-solid culture medium. Inhibition of mycelial growth and growth rates were significantly affected (p = 0.05) by atrazine concentrations (468, 937, 1875, and 3750 mg/l). In accordance with the median effective concentration (EC50), Pleurotus sp. strain 1 proved to be the most tolerant isolate to atrazine (EC50 = 2281.0 mg/l), although its enzyme activity was not the highest. Pycnoporus sanguineus strain 2, Daedalea elegans and Trametes maxima showed high laccase activity (62.7, 31.9, 29.3 U mg/protein, respectively) without atrazine (control); however, this activity significantly increased (p < 0.05) (to 191.1, 83.5 and 120.6 U mg/protein, respectively) owing to the effect of atrazine (937 mg/l) in the culture medium. Pleurotus sp. strain 2 and Cymatoderma elegans significantly increased (p < 0.05) their manganese peroxidase (MnP) activities under atrazine stress at 468 mg/l. The isolates with high EC50 (Pleurotus sp. strain 1) and high enzymatic activity (P. sanguineus strain 2 and T. maxima) could be considered for future studies on atrazine mycodegradation. Furthermore, this study confirms that atrazine can increase laccase and MnP activities in ligninolytic macrofungi.
Se evaluó el efecto de diferentes concentraciones de atrazina sobre el crecimiento micelial y la actividad enzimática de ocho macrohongos ligninolíticos aislados en Veracruz, México. La inhibición del crecimiento micelial y la tasa de crecimiento diaria fueron significativamente (p < 0,05) afectadas por todas las dosis de atrazina (468, 937, 1875 y 3750 mg/l) adicionadas al medio de cultivo. De acuerdo con la concentración efectiva media (CE50), Pleurotus sp. cepa 1 fue el aislamiento más tolerante a la atrazina (CE50 = 2281 mg/l), aunque sus actividades enzimáticas no fueron altas. Pycnoporus sanguineus cepa 2, Daedalea elegans y Trametes maxima mostraron actividades altas de lacasa (62,7, 31,9 y 29,3 U mg/proteína, respectivamente) en ausencia de atrazina (control); estas actividades se incrementaron (p < 0,05) significativamente (191,1, 83,5 y 120,6 U mg/proteína, respectivamente) en presencia de atrazina (937 mg/l) en el medio de cultivo. Pleurotus sp. cepa 2 y Cymatoderma elegans incrementaron significativamente (p < 0,05) sus actividades de manganeso peroxidasa (MnP) bajo la concentración de 468 mg/l de atrazina. Los aislamientos con alta CE50 (Pleurotus sp. cepa 1) y alta actividad enzimática (P. sanguineus cepa 2 y T. maxima) podrían ser considerados para futuros estudios en la micodegradación de atrazina. Además, el presente estudio confirma que la atrazina puede incrementar las actividades lacasa y MnP en macrohongos ligninolíticos.
Subject(s)
Atrazine/pharmacology , Fungi/drug effects , Herbicides/pharmacology , Biological Assay , Dose-Response Relationship, Drug , Fungi/metabolism , Lignin/metabolismABSTRACT
Background In the industrial biotechnology, ligninolytic enzymes are produced by single fungal strains. Experimental evidence suggests that co-culture of ligninolytic fungi and filamentous microfungi results in an increase laccase activity. In this topic, only the ascomycete Trichoderma spp. has been studied broadly. However, fungal ligninolytic-filamentous microfungi biodiversity interaction in nature is abundant and poorly studied. The enhancement of laccase and manganese peroxidase (MnP) activities of Trametes maxima as a function of time inoculation of Paecilomyces carneus and under several culture conditions using Plackett-Burman experimental design (PBED) were investigated. Results The highest increases of laccase (12,382.5 U/mg protein) and MnP (564.1 U/mg protein) activities were seen in co-cultures I3 and I5, respectively, both at 10 d after inoculation. This level of activity was significantly different from the enzyme activity in non-inoculated T. maxima (4881.0 U/mg protein and 291.8 U/mg protein for laccase and MnP, respectively). PBED results showed that laccase was increased (P < 0.05) by high levels of glucose, (NH4)2SO4 and MnSO4 and low levels of KH2PO4, FeSO4 and inoculum (P < 0.05). In addition, MnP activity was increased (P < 0.05) by high yeast extract, MgSO4, CaCl2 and MnSO4 concentrations. Conclusions Interaction between indigenous fungi: T. maxima-P. carneus improves laccase and MnP activities. The inoculation time of P. carneus on T. maxima plays an important role in the laccase and MnP enhancement. The nutritional requirements for enzyme improvement in a co-culture system are different from those required for a monoculture system.
Subject(s)
Peroxidases/metabolism , Paecilomyces/enzymology , Laccase/metabolism , Coculture Techniques , Biodiversity , Fungi/enzymology , Lignin , ManganeseABSTRACT
El objetivo de este trabajo fue demostrar si un hongo ligninolítico, Phanerochaete chrysosporium, podría tener la capacidad de 1) tolerar altas concentraciones de estireno y 2) remover el estireno en un cultivo líquido. Los resultados mostraron que el hongo fue capaz de crecer a concentraciones de estireno bajas (200mg/l) y relativamente altas (1500mg/l). se mostró que 40 y 46 por ciento de estireno fue biodegradado, respectivamente, en 35 días. Sin embargo, 30 y 53 por ciento, fue removido por volatilización. La detección de la actividad enzimatica de lignina peroxidasa en el cultivo del hongo con estireno a las dos concentraciones, quizas implique su participación en la biodegradación de este compuesto. El ácido benzóico fue detectado en el cultivo como producto de la biodegradación
Subject(s)
Chrysosporium , Culture Media , Enzymes , Fungi , Phanerochaete , Styrene , Mexico , ScienceABSTRACT
La tolerancia al oxígeno de una biomasa anaerobia suspendida en presencia o ausencia de un sustrato primario (sacarosa) se evaluó en términos de la recuperación de la actividad metanogénica aceticlástica especial (AME) de la biomasa anaerobia y un índice de inhibición 50 por ciento (II50) asociado a la AME. Incubada en presencia de sacarosa. La biomasa anaerobia suspendida mostró resistencia a la exposición al oxígeno; la recuperación de la AME fue >45 por ciento para [O²] iniciales <20 por ciento en el espacio gaseoso, y de 10 a 12 por ciento para [O²] iniciales >20 por ciento en el espacio gaseoso. Cuando fue incubada son fuente, la biomasa suspendida fue mucho más inhibida después de la exposición al oxígeno para [O²] iniciales >20 por ciento. El efecto inhibitorio fue descrito por un II50 elevado /28,6) en contraste con un bajo II50 (5,9) cuando se incubó en presencia de sacarosa. La tolerancia de la biomasa suspendida en este trabajo parece ser del mismo orden de la biomasa anaerobia inmovilizada (gránulos anaerobios) en condiciones de incubación en presencia de sustrato: los II50 fueron 5,9 para todos anaerobios suspendidos (sacarosa) y 5,3 y 2,4 para todos granulares incubados con acetato etanol, respectivamente. La respiración aerobia heterótrofa de los lodos anaerobio floculentos incubados con sacarosa fue cerca de 4 veces mayor que la respiración basal, y la inhibición de la AME descrita por el II50 parece seguir una relación inversa con la respiración aerobia heterótrofa. La relación inversa entre II50 y respiración aerobia heterótrofa se ajustó para datos de todos granulares en la literatura y todos floculentos de este trabajo, y sigue un modelo semi-empírico general, con un coeficiente de correlación de 0,82. Esta relación parece reforzar que uno de los mecanismos principales de protección de los consorcios anaerobios contra la inhibición por oxígeno es la respiración aerobia heterótrofa