Produção de celulases e xilanases por actinobactérias isoladas do cerrado mineiro

De maneira geral, o solo representa um dos mais diversos e heterogêneos habitats para Bacteria e Archaea no planeta. Dentre as bactérias, o Filo Actinobacteria, constituído por microrganismos gram-positivos, se destaca por sua ampla aplicação biotecnológica, como produtor de uma infinidade de compostos bioativos, incluindo antibióticos, enzimas e vários outros metabólitos de interesse industrial. As actinobactérias têm sido isoladas em vários biomas, em todo o mundo. Entretanto, o Cerrado brasileiro, cuja riqueza da biodiversidade é expressiva, tem sido pouco explorado na bioprospecção de espécies de actinobactérias com possíveis aplicações biotecnológicas. Desse modo, no presente trabalho, objetivou-se isolar actinobactérias do solo do Cerrado brasileiro durante a estação de alta pluviosidade. Um total de 1.432 estirpes de actinobactérias foram isoladas nos municípios de Arcos, Passos e Luminárias (Minas Gerais, Brasil). Os solos foram caracterizados por meio de análises químicas e microbiológicas. As análises microbiólogicas levaram à identificação de nove gêneros (Streptomyces, Artrobacter, Rhodococcus, Amycolatopsis, Microbacterium, Frankia, Leifsonia, Nakamurella e Kitasatospora) e 92 espécies distintas, na estação de alta pluviosidade. Os valores de pH das amostras de solo das três regiões variaram de 4,1 a 5,5. Não houve diferença significativa nas concentrações de fósforo, magnésio e matéria orgânica dos solos, entre as áreas estudadas. As amostras da área de Arcos apresentaram grandes quantidades de alumínio, o que parece não ter afetado as populações de actinobactérias encontradas. Os presentes dados sugerem que o número e a diversidade de espécies de actinobactérias em solos tropicais representam um amplo recurso, ainda pouco explorado, para a produção de compostos bioativos. A aplicação biotecnológica das actinobactérias identificadas foi avaliada quanto à capacidade dos isolados para a produção de enzimas dos complexos celulolítico e xilanolítico. Foram avaliadas as estirpes isoladas nas estações de alta e de baixa pluviosidade, sendo estas últimas provenientes de outro trabalho, realizado no mesmo local de amostragem. Testes semiquantitativos preliminares, feitos em placas de Petri contendo CMC e xilana de madeira de faia como fontes de carbono, indicaram, entre as 92 espécies identificadas, 11 potenciais produtoras de enzimas, todas pertencentes ao gênero Streptomyces. As espécies foram subsequentemente cultivadas nos mesmos substratos, em fermentação submersa e analisadas quanto à produção das enzimas endoglucanase, â-glicosidase, endoxilanase e â-xilosidase. Os melhores resultados foram obtidos na produção da enzima endoxilanase por Streptomyces termitum. A estirpe foi posteriormente cultivada em resíduos lignocelulósicos (bagaço e palha de cana-de-açúcar e casca de cacau) in natura e pré-tratados. O meio contendo bagaço de cana in natura apresentou melhores resultados para a produção da enzima endoxilanase. Um modelo experimental foi, então, proposto, a fim de otimizar a produção da enzima no referido substrato, variando-se as concentrações de bagaço de cana, de extrato de levedura e do pH do meio de cultivo. Os resultados mostraram que a mais alta produção da enzima (25,8 vezes maior) ocorreu quando se associaram 2,75% de bagaço de cana e 1,0 g/L de extrato de levedura ao meio de cultivo alcalino (pH 9,7). A partir dos resultados obtidos pode-se sugerir o uso da espécie Streptomyces termitum em processos biotecnológicos, devido à produção de endoxilanase em um meio de cultivo simples e econômico.Tese apresentada à Universidade Federal de Lavras, como parte das exigências do Programa de Pós-Graduação em Microbiologia Agrícola, área de concentração em Microbiologia Agrícola, para a obtenção do título de Doutor