Evaluación de las enzimas celulolíticas producidas por hongosnativos mediante fermentación en estado sólido (ssf) utilizando residuos de cosecha de caña de azúcar

ResumenLos residuos agrícolas de cosecha de caña de azúcar (RAC), se constituyen en una materia prima alternativa para la producción de etanol carburante, dado su contenido de celulosa próximo al 40%.  El aprovechamiento de la celulosa depende de la aplicación de tratamientos fisicoquímicos o bioquímicos, que permitan la liberación de la glucosa y su posterior utilización en procesos fermentativos. La hidrólisis enzimática de estos residuos requiere un complejo celulolítico producido por microorganismos, comprendido por tres actividades enzimáticas: Endoglucanasas, Exoglucanasas y β-Glucosidasas.  En el presente estudio, se evaluaron las enzimas celulolíticas producidas por dos hongos nativos del género Aspergillus spp., CH 2016 y CH 2001, mediante procesos de fermentación en estado sólido utilizando como sustrato RAC pre-tratados con organosolventes (deslignificado) y sin este pre-tratamiento. La cepa CH 2016 presentó la mayor actividad endoglucanasa 11,0773  U/mL en el sustrato sin pre-tratar el día siete de fermentación; esta misma cepa, en el sustrato deslignificado presentó la mayor actividad exoglucanasa (0,042 U/mL) y celulasa total (0,287 UPF/mL) en el día cinco de fermentación. La cepa CH 2001 presentó la mayor actividad β-glucosidasa (0,1778 U/mL) en el sustrato sin pre-tratar el día cinco de fermentación. Se observó que las variables sustrato y tiempo de fermentación, inciden en la expresión de las enzimas celulolíticas obteniendo en este trabajo extractos enzimáticos que pueden llevar a cabo una acción hidrolítica sinérgica sobre la celulosa.  Palabras clave: fermentación en estado sólido SSF, RAC, celulosa, enzimas celulolíticas, Aspergillus sp., APF.Abstract Sugarcane harvesting residues are considered as a raw material for fuel ethanol production due its high content of cellulose, around 40% DS. The use of cellulose depends of the application of physicochemical or biochemical treatments that allow the release of glucose and its subsequent uses in fermentation processes. The enzymatic hydrolysis of these residues requires a cellulolytic complex produced by microorganisms, including three enzymatic activities: Endoglucanases, β-Glucosidases and Exoglucanases. In the present study, cellulolytic enzymes produced by two native fungi Aspergillus spp., CH 2016 and CH 2001 was assessment, through of solid-state fermentation processes using as raw substrate RAC and pre-treated with organosolvents (delignified). Strain CH 2016 had the highest endoglucanase activity 11.0773 U/mL in the raw substrate on day seven of fermentation, the same strain, in the delignified substrate showed the highest activity exoglucanasa (0.042 U/mL ) and total cellulase (0.287 UPF/mL) on day five of fermentation. Strain CH 2001 got the highest β-glucosidase activity (0.1778 U/mL) in the substrate without pre-treatment on day 5 of fermentation. It was observed that the variables as substrate and fermentation time affected the expression of cellulolytic enzymes. Key words: solid State Fermentation SSF, Sugarcane harvest residues, Cellulose, Cellulolityc enzymes, Aspergillus spp

Evaluación de las enzimas celulolíticas producidas por hongos nativos mediante fermentación en estado sólido (SSF) utilizando residuos de cosecha de caña de azúcar

Sugarcane harvesting residues are considered as a raw material for fuel ethanol production due its high content of cellulose, around 40% DS. The use of cellulose depends of the application of physicochemical or biochemical treatments that allow the release of glucose and its subsequent uses in fermentation processes. The enzymatic hydrolysis of these residues requires a cellulolytic complex produced by microorganisms, including three enzymatic activities: Endoglucanases, β-Glucosidases and Exoglucanases. In the present study, cellulolytic enzymes produced by two native fungi Aspergillus spp., CH 2016 and CH 2001 was assessment, through of solid-state fermentation processes using as raw substrate RAC and pre-treated with organosolvents (delignified). Strain CH 2016 had the highest endoglucanase activity 11.0773 U/mL in the raw substrate on day seven of fermentation, the same strain, in the delignified substrate showed the highest activity desexoglucanasa (0.042 U/mL ) and total cellulase (0.287 UPF/mL) on day five of fermentation. Strain CH 2001 got the highest β-glucosidase activity (0.1778 U/mL) in the substrate without pre-treatment on day 5 of fermentation. It was observed that the variables as substrate and fermentation time affected the expression of cellulolytic enzymes.Los residuos agricolas de cosecha de cana de azucar (RAC), se constituyen en una materia prima alternativa para la produccion de etanol carburante, dado su contenido de celulosa proximo al 40%. El aprovechamiento de la celulosa depende de la aplicacion de tratamientos fisicoquimicos o bioquimicos, que permitan la liberacion de la glucosa y su posterior utilizacion en procesos fermentativos. La hidrolisis enzimatica de estos residuos requiere un complejo celulolitico producido por microorganismos, comprendido por tres actividades enzimaticas: Endoglucanasas, Exoglucanasas y β-Glucosidasas. En el presente estudio, se evaluaron las enzimas celuloliticas producidas por dos hongos nativos del genero Aspergillus spp., CH 2016 y CH 2001, mediante procesos de fermentacion en estado solido utilizando como sustrato RAC pre-tratados con organosolventes (deslignificado) y sin este pre-tratamiento. La cepa CH 2016 presento la mayor actividad endoglucanasa 11,0773 U/mL en el sustrato sin pre-tratar el dia siete de fermentacion; esta misma cepa, en el sustrato deslignificado presento la mayor actividad exoglucanasa (0,042 U/mL) y celulasa total (0,287 UPF/mL) en el dia cinco de fermentacion. La cepa CH 2001 presento la mayor actividad β-glucosidasa (0,1778 U/mL) en el sustrato sin pre-tratar el dia cinco de fermentacion. Se observo que las variables sustrato y tiempo de fermentacion, inciden en la expresion de las enzimas celuloliticas obteniendo en este trabajo extractos enzimaticos que pueden llevar a cabo una accion hidrolitica sinergica sobre la celulosa

Evaluación de las enzimas celulolíticas producidas por hongosnativos mediante fermentación en estado sólido (SSF) utilizando residuos de cosecha de caña de azúcar

Resumen Los residuos agrícolas de cosecha de caña de azúcar (RAC), se constituyen en una materia prima alternativa para la producción de etanol carburante, dado su contenido de celulosa próximo al 40%.  El aprovechamiento de la celulosa depende de la aplicación de tratamientos fisicoquímicos o bioquímicos, que permitan la liberación de la glucosa y su posterior utilización en procesos fermentativos. La hidrólisis enzimática de estos residuos requiere un complejo celulolítico producido por microorganismos, comprendido por tres actividades enzimáticas: Endoglucanasas, Exoglucanasas y β-Glucosidasas.  En el presente estudio, se evaluaron las enzimas celulolíticas producidas por dos hongos nativos del género Aspergillus spp., CH 2016 y CH 2001, mediante procesos de fermentación en estado sólido utilizando como sustrato RAC pre-tratados con organosolventes (deslignificado) y sin este pre-tratamiento. La cepa CH 2016 presentó la mayor actividad endoglucanasa 11,0773  U/mL en el sustrato sin pre-tratar el día siete de fermentación; esta misma cepa, en el sustrato deslignificado presentó la mayor actividad exoglucanasa (0,042 U/mL) y celulasa total (0,287 UPF/mL) en el día cinco de fermentación. La cepa CH 2001 presentó la mayor actividad β-glucosidasa (0,1778 U/mL) en el sustrato sin pre-tratar el día cinco de fermentación. Se observó que las variables sustrato y tiempo de fermentación, inciden en la expresión de las enzimas celulolíticas obteniendo en este trabajo extractos enzimáticos que pueden llevar a cabo una acción hidrolítica sinérgica sobre la celulosa.  Palabras clave: fermentación en estado sólido SSF, RAC, celulosa, enzimas celulolíticas, Aspergillus sp., APF. Abstract Sugarcane harvesting residues are considered as a raw material for fuel ethanol production due its high content of cellulose, around 40% DS. The use of cellulose depends of the application of physicochemical or biochemical treatments that allow the release of glucose and its subsequent uses in fermentation processes. The enzymatic hydrolysis of these residues requires a cellulolytic complex produced by microorganisms, including three enzymatic activities: Endoglucanases, β-Glucosidases and Exoglucanases. In the present study, cellulolytic enzymes produced by two native fungi Aspergillus spp., CH 2016 and CH 2001 was assessment, through of solid-state fermentation processes using as raw substrate RAC and pre-treated with organosolvents (delignified). Strain CH 2016 had the highest endoglucanase activity 11.0773 U/mL in the raw substrate on day seven of fermentation, the same strain, in the delignified substrate showed the highest activity exoglucanasa (0.042 U/mL ) and total cellulase (0.287 UPF/mL) on day five of fermentation. Strain CH 2001 got the highest β-glucosidase activity (0.1778 U/mL) in the substrate without pre-treatment on day 5 of fermentation. It was observed that the variables as substrate and fermentation time affected the expression of cellulolytic enzymes. Key words: solid State Fermentation SSF, Sugarcane harvest residues, Cellulose, Cellulolityc enzymes, Aspergillus spp.

Systematic bioprospection for cellulolytic actinomycetes in the Chihuahuan Desert: isolation and enzymatic profiling

The quest for microbial cellulases has intensified as a response to global challenges in biofuel production. The efficient deconstruction of lignocellulosic biomass holds promise for generating valuable products in various industries such as food, textile, and detergents. This article presents a systematic bioprospection aimed at isolating actinomycetes with exceptional cellulose deconstruction capabilities. Our methodology explored the biodiverse oligotrophic region of Cuatro Cienegas, Coahuila, within the Chihuahuan Desert. Among the evaluated actinomycetes collection, 78% exhibited cellulolytic activity. Through a meticulous screening process based on enzymatic index evaluation, we identified a highly cellulolytic Streptomyces strain for further investigation. Submerged fermentation of this strain revealed an endoglucanase enzymatic activity of 149 U/mg. Genomic analysis of strain Streptomyces sp. STCH565-A revealed unique configurations of carbohydrate-active enzyme (CAZyme) genes, underscoring its potential for lignocellulosic bioconversion applications. These findings not only highlight the significance of the Chihuahuan Desert as a rich source of cellulolytic microorganisms but also offer insights into the systematic exploration and selection of high-performing cellulolytic microorganisms for application in diverse environmental contexts. In conclusion, our bioprospecting study lays a foundation for harnessing the cellulolytic potential of actinomycetes from the Chihuahuan Desert, with implications for advancing cellulose deconstruction processes in various industries. The findings can serve as a blueprint for future bioprospecting efforts in different regions, facilitating the targeted discovery of microorganisms with exceptional cellulosic deconstruction capabilities