Bacillus subtilis with endocellulase and exocellulase activities isolated in the thermophilic phase from composting with coffee residues / Bacillus subtilis con actividades de endocelulasa y exocelulasa aislado en la fase termofílica del compostaje con residuos de café

The goal of this study was to isolate, select and characterize bacteria with cellulolytic activity from two different coffee residue composting piles, one of which had an internal temperature of 57 -#9702;C and pH 5.5 and the other, a temperature of 61 -#9702;C, and pH 9.3. Culture media were manipulated with carboxymethylcellulose and crystalline cellulose as sole carbon sources. The enzyme activity was assessed by hydrolysis halo formation, reducing sugar production and zymograms. Three out of twenty isolated strains showed higher enzymatic activity and were identified as Bacillus subtilis according to their morphological, physiological, biochemical characteristics and based on the sequence analysis of 16S rDNA regions. The enzymatic extracts of the three selected strains showed exocellulase and endocellulase maximum activity of 0.254 and 0.519 U/ml, respectively; the activity of these enzymes was maintained even in acid pH (4.8) and basic (9.3) and at temperatures of up to 60°C. The enzymatic activities observed in this study are within the highest reported for cellulose produced by bacteria of the genus Bacillus. Endocellulase activity was shown in the zymograms from 24 h until 144 h of incubation. Furthermore, the pH effect on the endocellulase activity is reported for the first time by zymograms. The findings in this study entail the possibility to use these enzymes in the procurement of fermentable substrates for the production of energy from the large amount of residues generated by the coffee agroindustry.

El objetivo de este estudio fue aislar, seleccionary caracterizar bacterias con actividad celulolítica a partir de 2 diferentes pilas de compostaje de residuos de café, una con temperatura interna de 57°C y pH 5,5; la otra con temperatura interna de 61 °C y pH 9,3. Se utilizaron medios de cultivo con carboximetilcelulosa y celulosa cristalina como únicas fuentes de carbono. La actividad enzimàtica fue evaluada por formación de halos de hidrólisis, producción de azúcares reductores y zimogramas. De 20 cepas aisladas, 3 presentaron mayor actividad enzimàtica y fueron identificadas como Bacillus subtilis sobre la base de sus características morfológicas, fisiológicas y bioquímicas y del análisis de las secuencias de la región 16S del ADNr. Los extractos enzimáticos de las 3 cepas seleccionadas presentaron actividad de exocelulasa y de endocelulasa, con máximos de 0,254 y 0,519 U/ml, respectivamente; la actividad de estas enzimas se mantuvo incluso a pH ácido (4,8) o básico (9,3) y a temperaturas de hasta 60 °C. Las actividades enzimáticas halladas en este estudio se ubican dentro de las más altas reportadas para celulasas producidas por bacterias del género Bacillus. En los zimogramas se demostró actividad de endocelulasa desde las 24h hasta las 144h de incubación. Asimismo, se reporta por primera vez el efecto del pH sobre la actividad de endocelulasa observado por zimogramas. Los resultados de este estudio abren la posibilidad de hacer uso de estas enzimas en la obtención de sustratos fermentables para la producción de energía a partir de los residuos generados en grandes cantidades por la agroindustria del café.

Producción de enzimas ligninolíticas durante la degradación del herbicida paraquat por hongos de la pudrición blanca / Ligninolytic enzyme production by white rot fungi during paraquat (herbicide) degradation

El paraquat es un herbicida utilizado ampliamente en la agricultura. Debido a su gran distribución y uso inadecuado, representa un problema grave de contaminación del suelo y el agua. Se ha encontrado que los hongos de la podredumbre blanca son capaces de degradar compuestos contaminantes que poseen estructuras similares a la lignina, como es el caso del paraquat. En el presente trabajo se evaluó la degradación de este herbicida y su efecto en la producción de enzimas ligninolíticas por parte de algunos hongos de la podredumbre blanca aislados del sur de México. Seis cepas fúngicas mostraron tolerancia al herbicida durante el cultivo en medio sólido. Tres de las 6 cepas evaluadas, correspondientes a las especies Polyporus tricholoma, Cilindrobasidium laeve y Deconica citrispora, mostraron niveles de degradación del 32, el 26 y el 47%, en ese orden, a los 12 días de cultivo en presencia del xenobiótico. Se detectó un incremento en las actividades de las enzimas lacasa y Mn-peroxidasa en las cepas que presentaron el mayor porcentaje de degradación, probablemente asociado a la disminución del herbicida. Adicionalmente, se realizaron ensayos con extractos enzimáticos procedentes del medio de cultivo extracelular de las 2 cepas que presentaron mayor degradación. Después de 24 h de incubación, se obtuvo una degradación del 49% del paraquat inicial con los extractos de D. citrispora. Los resultados obtenidos indican que la degradación del herbicida estaría asociada a la presencia de enzimas extracelulares en los hongos de la podredumbre blanca. En este trabajo se muestran las primeras evidencias del potencial de biodegradación de diferentes especies de hongos de la pudrición blanca.

Paraquat is a widely used herbicide in agriculture. Its inappropriate use and wide distribution represents a serious pollution problem for soil and water. White rot fungi are capable of degrading pollutants having a similar structure to that of lignin, such as paraquat. This study evaluated the degradation effect of paraquat on the production of ligninolytic enzymes by white rot fungi isolated from the South of Mexico. Six fungal strains showed tolerance to the herbicide in solid culture. Three of the six evaluated strains showed levels of degradation of 32, 26 and 47% (Polyporus tricholoma, Cilindrobasidium laeve and Deconica citrispora, respectively) after twelve days of cultivation in the presence of the xenobiotic. An increase in laccase and manganese peroxidase (MnP) activities was detected in the strains showing the highest percentage of degradation. Experiments were done with enzyme extracts from the extracellular medium with the two strains showing more degradation potential and enzyme production. After 24 hours of incubation, a degradation of 49% of the initial paraquat concentration was observed for D. citrispora. These results suggest that paraquat degradation can be attributed to the presence of extracellular enzymes from white rot fungi. In this work the first evidence of the biodegradation potential of D. citrispora and Cilindrobasidium leave is shown.

Hongos comestibles y medicinales en Iberoamérica: investigación y desarrollo en un entorno multicultural / Edible and medicinal fungi in Ibero-America: research and development in a multicultural environment

Los macromicetos u hongos macroscópicos conforman un grupo especial del Reino de los Hongos que adquiere cada día mayor relevancia. En efecto, existe en el mundo un claro interés por el conocimiento y la domesticación de estos organismos, toda vez que se descubren cada día mayores posibilidades de beneficio para la humanidad a partir de ellos. Si de la totalidad de especies de hongos estimadas sobre la tierra, una cuarta parte pertenecen a este grupo (lo que hace una estimación de alrededor de 400 mil especies), es evidente que aún queda muchísimo por conocer. Los avances actuales de la humanidad han permitido cultivar sólo un centenar. Es claro entonces, que con 0.025% de estos organismos domesticados ­mas no todos ellos bien conocidos- la rama de la micotecnología dedicada al cultivo de los macromicetos aún no inicia su expansión, mas bien se encuentra en fase de latencia o incubación y se esperaría que abundantes descubrimientos y grandes desarrollos y beneficios se concretaran en un futuro no muy lejano, en base a investigación y se difundieran mediante capacitación, transferencia y apropiación del conocimiento. Los temas tratados durante el taller superaron el planteamiento inicial ya que, además de tratar estrictamente el tema de cultivo de hongos comestibles, se abordaron temas como la situación y el potencial de los hongos silvestres. También se trataron diferentes aspectos de varios hongos de interés medicinal y funcional, y aún temas sobre manejo postcosecha de los hongos, entre otros. Estos tópicos no estaban contemplados inicialmente, pero resultaron indispensables para conformar una mejor perspectiva sobre la situación que guarda el cultivo y el aprovechamiento de los macromicetos en Iberoamérica.