Producción, caracterización e inmovilización de lacasas para uso en biocatálisis y biorremediación

Abstract

Los colorantes sintéticos son ampliamente utilizados en la industria textil. La presencia de estos compuestos recalcitrantes en los efluentes industriales representa un problema ambiental si no se realiza un tratamiento previo para su eliminación antes de su vertido en los cursos de agua. Estos xenobióticos presentan una elevada resistencia a la degradación química y/o biológica, causan la disminución de entrada de luz en ecosistemas acuáticos retardando la fotosíntesis y modifican la solubilidad de gases en el agua afectando el desarrollo de organismos acuáticos. Adicionalmente, muchos son tóxicos, carcinógenos o mutagénicos. La aplicación de lacasas en el tratamiento enzimático de colorantes utilizados en la industria textil surge como alternativa a los tratamientos con métodos tradicionales, los cuales no siempre son ambientalmente amigables, accesibles desde el punto de vista económico, ni completamente efectivos. Estas oxidorreductasas son muy versátiles debido a su baja especificidad, pueden oxidar diversos compuestos fenólicos y aminas aromáticas, así como compuestos más complejos utilizando mediadores redox como co-sustrato. En esta Tesis se trabajó con dos lacasas producidas por cepas nativas de los basidiomicetes Trametes villosa y Pycnoporus sanguineus aislados de zonas forestadas con Eucalyptus globulus en Uruguay. Se optimizó la producción de ambas enzimas en un medio de cultivo semi-sólido utilizando como sustrato un sub-producto de la industria forestal y las mismas fueron purificadas y caracterizadas. Estas lacasas presentaron una alta capacidad de degradación de distintos colorantes sintéticos, incluso en algunos casos sin necesidad de un mediador redox. Los estudios realizados representan una contribución importante al área ya que no se ha reportado previamente el tratamiento de efluentes coloreados con lacasas producidas por hongos de colecciones locales. Por otro lado, dadas las ventajas que ofrecen los procesos de inmovilización de proteínas, las lacasas fueron inmovilizadas para la obtención de nuevos biocatalizadores insolubles. La inmovilización hace posible la separación del derivado enzimático de los productos de reacción así como la disminución de los costos globales del proceso al permitir el re-uso del biocatalizador. Como método de inmovilización se seleccionó el covalente reversible. El mismo combina una unión fuerte que evita la Resumen XX pérdida de enzima durante la aplicación del biocatalizador insoluble y posibilita regenerar el soporte por reversibilidad de la unión, lo cual contribuye a la reducción del costo global del proceso. Es importante remarcar que el desarrollo de un biocatalizador insoluble en base a lacasa inmovilizada en el soporte tiolsulfinato-agarosa es totalmente novedoso y de gran potencial para futuras aplicaciones biotecnológicas. En particular, con el derivado obtenido por inmovilización de lacasa de T. villosa se logró alcanzar altos rendimientos de degradación de colorantes tipo azoico y antraquinónico, los cuales representan las principales clases de colorantes empleados a nivel industrial. Por último, se debe tener en cuenta que si bien la disminución del color del efluente puede ser el principal objetivo de los tratamientos realizados en la industria no debe ser el único, ya que se debe considerar asimismo la toxicidad de los productos obtenidos. En este sentido, los estudios realizados aportan información significativa acerca de la ecotoxicidad de dos colorantes azoicos (Acid Red 88 y Acid Black 172) tratados con el sistema lacasa-mediador. De esta forma, el trabajo realizado contribuye al desarrollo de técnicas para el tratamiento de efluentes industriales coloreados que contemplen diferentes aspectos relacionados a la preservación del medio ambiente.