A novel basydiomycete isolated from mangrove swamps in the Colombian Caribbean shows promise in dye bioremediation
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Fecha
2021
Título de la revista
Publicado en
Bioremediation Journal, 1088-9868, vol 26. issue 3, 2021, Pages 179-197
Publicado por
Taylor and Francis Ltd.
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Resumen
Los hongos ligninolíticos derivados de ambientes costeros y marinos, particularmente de manglares, se consideran fuentes potenciales de enzimas novedosas con propiedades únicas (termoestabilidad, alto potencial redox, tolerancia a la sal y al pH) que no se encuentran en cepas terrestres, las cuales son muy atractivas para el desarrollo de soluciones efectivas para la eliminación de la contaminación causada por la industria textil. En este estudio, se logró el aislamiento y cribado ligninolítico de 73 cepas fúngicas derivadas de manglares. Diez cepas mostraron potencial ligninolítico, entre las cuales, el basidiomiceto identificado como INV BAS1 (familia Cyphellaceae) exhibió una actividad lacasa sobresaliente (11873,8 ± 329,0 UL-1). La producción de lacasa se incrementó (5 veces) mediante la optimización de la concentración de los componentes del medio utilizando un diseño estadístico que combinaba el método de un factor a la vez y un diseño rotacional compuesto central (CCRD), bajo la Metodología de Superficie de Respuesta (RSM). La decoloración del colorante textil recalcitrante Remazol Briliant Blue R (RBBR) se llevó a cabo mediante la fermentación y el uso de extractos enzimáticos, alcanzando porcentajes de decoloración de hasta 95,64 ± 1,28 %, en condiciones alcalinas y de alta salinidad. La actividad lacasa en los extractos a granel fue la principal responsable de la degradación del RBBR según la zimografía en gel, la espectroscopia UV-Vis y ATR-FTIR. Estos resultados contribuyen al conocimiento de la diversidad fúngica en manglares tropicales y confirman su potencial para el desarrollo de nuevas estrategias de biorremediación en efluentes de alta salinidad y alcalinidad generados por la industria textil.
Descripción
Abstract
Ligninolytic fungi derived from coastal and marine environments, particularly mangrove swamps, are considered potential sources of novel enzymes with unique properties (thermostability, high-redox potential, salt and pH tolerance) not found in terrestrial strains, which are very attractive for the development of effective solutions for the elimination of contamination caused by the textile industry. In this study, the isolation and ligninolytic screening of 73 fungal strains derived from mangrove swamps were achieved. Ten strains showed ligninolytic potential, among which, the basidiomycete identified as INV BAS1 (Cyphellaceae family) exhibited outstanding laccase activity (11873.8 ± 329.0 UL−1). The laccase production was enhanced (5-fold) by optimizing the medium components concentration using a statistical design that combined the one factor at a time method and a central composite rotational design (CCRD), under Response Surface Methodology (RSM). Decolorization of the recalcitrant textile dye Remazol Briliant Blue R (RBBR) was carried out through fermentation and the use of enzyme extracts, reaching decolorization percentages of up to 95.64 ± 1.28 %, under alkaline and high salinity conditions. The laccase activity in the bulk extracts was the major responsible for the RBBR degradation according to gel zymography, UV-Vis and ATR-FTIR spectroscopy. These results contribute to the knowledge of fungal diversity in tropical mangroves and confirm their potential for the development of new bioremediation strategies in high-salt and alkaline effluents generated by the textile industry.
Palabras clave
Residuos agroindustriales, CCD, Diseño compuesto central, Caribe colombiano, Cyphellaceae, Manglares, Lacasas, Hongos marinos - costeros, Metodología de superficie de respuesta, RSM, Tinte sintético, Industria textil
Keywords
Agro-industrial-waste, CCD, Central composite design, Colombian Caribbean, Cyphellaceae, Mangrove swamp, Laccase, Marine - coastal derived fungi, Response surface methodology, RSM, Synthetic dye, Textile industry