Abstrato:[Fundo] Degradação microbiana lignina alcalina tem atraído mais atenção devido às suas características de alta eficiência de degradação e proteção ambiental. [Objetivo] Triagem de fungos altamente eficientes na degradação de lignina e otimização de suas condições de degradação. [Métodos] Cepas de degradação de lignina de alta eficiência foram rastreadas pelos métodos guaiacol-PDA e placa azul de anilina, e as condições de cultivo foram otimizadas por triagem de fator único e experimento de superfície de resposta. [Resultados] Uma estirpe eficiente de degradação de lignina BYL-7 foi rastreada e inicialmente identificada como Trametes versicolor por análise morfológica e multi-sequência. O teste de fator único provou que o pH inicial, a temperatura e a quantidade de inóculo foram os fatores de influência significativos para a degradação da lignina, e o teste de superfície de resposta determinou que as condições ideais para a degradação da lignina foram pH inicial de 6,7, temperatura de 25 graus e quantidade de inóculo de 8 por cento . Nessas condições, a taxa de degradação da lignina alcalina foi de 36,5 por cento , que foi 54,0 por cento maior do que antes; as taxas de degradação da lignina, hemicelulose e celulose da palha de arroz foram de 32,8%, 21,5% e 13,2%, respectivamente. Entre eles, a taxa de degradação da lignina aumentou 36,1% em comparação com a anterior. A atividade de Lacase atingiu um pico de 120.0 U/L no 6º dia, que foi 25,0 por cento maior do que antes; a atividade da lignina peroxidase atingiu um pico de 1 343,8 U/L no 6º dia, que foi 36,0 por cento maior do que antes; a atividade da manganês peroxidase atingiu um pico de 463,8 U/L no 5º dia, 31,7 por cento maior do que antes. [Conclusão] Os resultados experimentais forneceram um recurso útil de fugus para a degradação da lignina, mas também acumularam dados relevantes para pesquisas subsequentes sobre a lignina.
As estruturas randômicas e as ligações resistentes são consideradas os maiores obstáculos para a aplicação industrial da lignina comparada. Embora algumas enzimas relacionadas à degradação da lignina tenham sido encontradas, ainda existem desafios no processo de valorização da lignina [2,3]. Primeiro, é difícil para as enzimas interagirem com a lignina que consiste em estruturas heterogêneas e amorfas. Em segundo lugar, é difícil extrair lignina de uma biomassa lignocelulósica. Duas estratégias principais são projetadas para resolver esse desafio. A primeira estratégia para a extração da lignina é manter a lignina insolúvel e fazer com que a celulose e a hemicelulose entrem na fase líquida. Outra estratégia diametralmente oposta é hidrolisar ou solubilizar a lignina, mas manter a celulose e a hemicelulose insolúveis (Figura 1a) [4]. O terceiro desafio é obter produtos químicos a partir do processamento da lignina com altos rendimentos e purezas. Durante o processo de despolimerização, as frações de lignina despolimerizadas geralmente apresentam alta reatividade sob condições de despolimerização, o que pode causar inúmeras reações colaterais incontroláveis, incluindo repolimerização e condensação. Essas reações secundárias geram novos compostos que podem impedir a conversão direta da lignina em produtos alvo [5,6]. Com a descoberta de mais enzimas e vias que degradam a lignina, será dada cada vez mais atenção aos produtos químicos de valor agregado derivados da degradação da lignina.
Introdução
A biomassa lignocelulósica é o único recurso renovável na Terra, reproduzido em 60 bilhões de toneladas como carbono ligado organicamente por ano, que tem o potencial de criar um futuro de energia sustentável. Em sua "visão de um bilhão de toneladas", o Departamento de Energia dos EUA (DOE) informou que quase 1,3 bilhão de toneladas secas de biomassa vegetal poderiam se tornar disponíveis para produzir biocombustíveis e substituir mais de 30 por cento do consumo nacional de transporte líquido combustíveis (Perlack et al., 2005). A remoção de lignina da biomassa ajuda a aumentar a eficiência da hidrólise de celulose e hemicelulose e, portanto, facilita a utilização da porção de carboidratos da biomassa na produção de etanol celulósico e outros biocombustíveis (Siqueira et al., 2012). Anualmente, cerca de 50 a 60 milhões de toneladas de lignina são produzidas apenas pela indústria de papel e celulose. Espera-se que a quantidade de lignina disponível aumente ainda mais como resultado dos recentes desenvolvimentos de biorrefinarias que visam substituir matérias-primas fósseis por biomassa lignocelulósica para a produção de biocombustíveis. Um relatório recente do DOE estima que 0,225 bilhão de toneladas de lignina (lignina de biorrefinaria) poderiam ser produzidas a partir do processamento de 750 milhões de toneladas de matéria-prima de biomassa para biocombustível (Bozell et al., 2007). No entanto, o uso comercial de lignina é limitado a apenas 2% de sua disponibilidade, sendo o restante (Gosselink et al., 2004) geralmente queimado para fornecer vapor e calor de processo para as fábricas de celulose e papel. Foi relatado que a lignina usada como combustível de baixo custo tem um valor de apenas US$ 0,18/kg, enquanto seu valor como matéria-prima química é cerca de seis vezes maior (Macfarlane et al., 2009). Uma vez que os produtos de lignina existentes são baseados principalmente em lignosulfonatos de baixo valor (aproximadamente 1 milhão de toneladas) e ligninas kraft (100,000 toneladas), os mercados de lignina estão estagnados em $ 300 milhões por ano com taxas de crescimento muito baixas (Nações Unidas , 2012).
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