Lignoselüloz-çözücü enzim üretiminde Pleurotus sapidus WC 529 ve lignin parçalanmasındaki uygulamaları

Lignocellulose-degrading enzyme production by Pleurotus sapidus WC 529 and its application in lignin degradation

Abstract

Objective: Cost-effective production of industrially important enzymes is a key for their successful utilization on large scale. Present study was conducted to appraise Pleurotus sapidus WC 529 potential to produce oxidative (lignin peroxidase, manganese peroxidase, laccase) and hydrolytic (endoglucanase, exoglucanase and ?-glucosidase) enzymes, grown on wheat straw, corn cobs, corn stover, rice straw, banana stalk and sugarcane bagasse in solid state fermentation (SSF) process. The crude extract thus produced was used for the delignification of various agro-industrial residues.Methods: Different agricultural wastes were assessed for lignocellulolytic enzymes production. The process parameters were optimized through response surface methodology (RSM) with central composite design (CCD) for maximum enzyme production.Results: P. sapidus secreted lower levels of hydrolytic enzymes but expressed high laccase, MnP and LiP activities in SSF (228.25, 153.45 and 59.20 UmL-1 respectively) of banana stalk. The optimal conditions for yielding highest enzyme activities were: initial pH, 4; temperature, 35°C moisture level, 60%; inoculum size, 4 mL, and incuba-tion time, 120 h. The enzyme extract removed 56.54, 51.08, 65.81 and 57.4% lignin from rice straw, sugarcane bagasse, corn cobs and wheat straw, respectively, after 48 h at 35°C.Conclusion: High ligninolytic activities were obtained in SSF of banana stalk by P. sapidus. The enzyme production was considerably improved by optimization through RSM. The results suggest that lignocellulolytic enzymes could beproducedusingcost-effectivecarbonsourcesandimplicated to digest lignocellulosic biomass.

Özet

Amaç: Endüstriyel öneme sahip enzimlerin uygun maliyetli üretimi büyük çapta kullanımlarının başarısı için kilit noktadadır. Bu çalışmada, buğday samanı, mısır koçanı, mısır artığı, pirinç sapı, muz sapı ve şeker kamışı küspesinin katı faz fermentasyonu (SSF) sırasında yetişen Pleurotus sapidus WC 529'un oksidatif (lignin peroksidaz, manganez peroksidaz, lakkas) ve hidrolitik (endoglukenaz, eksoglukenaz ve ?-glukosidaz) enzimler üretmekteki potansiyeli araştırılmıştır. Bu şekilde elde edilen kaba özüt, çeşitli tarım sınai kalıntıların delignifikasyonu için kullanılmıştır.Metod: Lignoselülozik enzim üretimi için farklı tarımsal atıklar üzerinde deney yapılmıştır. Sürecin parametreleri maksimum enzim salgılanması amacıyla merkezi birleşik tasarım (CCD) kullanılarak yanıt yüzeyi yöntemi (RSM) ile optimize edilmiştir.Bulgular: SSF sırasında P. sapidus muz sapında düşük düzeyde hidrolitik enzim salgılarken yüksek düzeyde lakkaz, MnP ve LiP faaliyet göstermiştir. (sırasıyla 228.25, 153.45 ve 59.20 UmL-1) En yüksek enzim faaliyetinin gözlendiği ideal koşullar: başlangıç pH, 4; ısı, 35°C; nem düzeyi %60; inoklum boyu, 4 mL, ve inkübasyon süresi, 120 saattir. 35°C sıcaklıkta 48 saat sure sonunda enzim özütü pirinç sapı, şeker kamışı küspesi, mısır koçanı ve buğday samanından sırasıyla %56.54, 51.08, 65.81 ve 57.4 oranında lignin yok etmiştir.Sonuç: Muz sapının SSF değerinde P. sapidus ile yüksek lignolitik faaliyet elde edilmiştir. Enzim üretimi RSM ile optimizasyon sonucunda önemli ölçüde artmıştır. Elde edilen sonuçlar, uygun maliyetli karbon kaynakları kullanılarak lignoselülolitik enzimlerin üretilebileceğini ve lignoselülolitik biyokütleyi parçalayabildiklerini göstermiştir