Diversidade e potencial para a produção de enzimas de Penicillium, Aspergillus, Talaromyces e Paecilomyces isolados de solo de Mata Atlântica do Quadrilátero Ferrífero | Diversity and enzyme production potential of Penicillium, Aspergillus, Talaromyces and Paecilomyces isolated from the atlantic forest soil in the Quadrilátero Ferrífero

Brazil is a rich country in biodiversity, with numerous plants, animals and microorganisms species, distributed in different biomes, presented as an important source of biological products of interest to pharmaceutical, agricultural and food industries. The knowledge on these organisms and on the compounds produced by them still little explored, so it is important the development of biodiversity surveys, enabling the effective use of these compounds. The aim of the present study was to carry out a biodiversity survey on genera of filamentous fungi Aspergillus, Penicillium, Talaromyces, and Paecilomyces in Atlantic Forest soil located in the Quadrilátero Ferrífero, and evaluate their enzyme production potential. The isolates were morphologically characterized and evaluated according to macroscopic and microscopic aspects. The toxin production evaluation (citrinin, aflatoxins and ochratoxin A) was applied to aid in the identification of isolates by thin layer chromatography method, in addition, the protein profile of some isolates were evaluated by MALDI-TOF MS. In vitro enzyme production tests was performed screening the isolates for lipase, cellulase and pectinase enzymes, so the enzymatic index of each fungus was calculated. From the screening, one morphotype and one enzyme were selected and tested in submerged fermentation. In total, 2035 fungal isolates were obtained, among which 37 of the genus Aspergillus, 34 of Paecilomyces, 6 of Talaromyces and 1958 isolates of the genus Penicillium. Through morphological characterization was possible to identify 34 isolates of Aspergillus, 50 of Penicillium and 6 of Talaromyces, grouped into 3, 15 and 3 species, respectively. All further isolates were grouped by their morphological similarities, characterized and stored for later genetic analysis. The aflatoxin test was efficient to assist with the identification of A. flavus and A. parasiticus, thus it was able to indicate 19 isolates from the first specie and 2 from the second. The application of MALDI-TOF technique was efficient in the aid to identify the filamentous fungi, resulting in good clusters and decreasing the number of isolates to be subjected to further analysis. In the enzyme production tests, the pectinase enzyme showed the higher number of isolates producers, and the morphotype P51showed the highest enzymatic index, so it was selected for the submerged fermentation. The isolated demonstrated to be a good exo-polygalacturonase producer and optimum time, temperature and pH ranges were defined for its production. The results showed wide diversity of species in the evaluated soil, with the possibility of new species that have not been described before, besides the untapped biotechnological potential that can be better studied and used in several production processes.

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais (Fapemig)

O Brasil é um país rico em biodiversidade com inúmeras espécies de plantas, animais e microrganismos, distribuídos em diferentes biomas, apresentando como importante fonte de produtos biológicos de interesse para as indústrias farmacêuticas, agrárias e alimentícias. O conhecimento sobre esses organismos e os compostos por eles produzidos ainda é pouco explorado no Brasil, tornando importante a realização do levantamento dessa diversidade e possibilitando a utilização desses compostos de maneira eficaz. O objetivo do presente trabalho foi realizar um levantamento da diversidade de fungos filamentosos dos gêneros Aspergillus, Penicillium, Talaromyces e Paecilomyces em solo de Mata Atlântica da região do Quadrilátero Ferrífero e avaliar seu potencial para produção de enzimas. Os isolados foram avaliados e caracterizados morfologicamente de acordo com aspectos macro e microscópicos. Para auxiliar na identificação dos isolados, foi avaliada a produção de toxinas (citrinina, aflatoxinas e ocratoxina A) através do método de cromatografia em camada delgada e também foi avaliado o perfil proteico de alguns isolados por MALDI-TOF MS. Por meio de teste de produção de enzima in vitro foi realizado screening dos isolados para as enzimas lipase, celulase e pectinase, sendo calculado o índice enzimático para cada fungo. A partir do screening foi selecionado um morfotipo e uma enzima para testes em fermentação submersa. Foram obtidos 2035 isolados de fungos, sendo 37 do gênero Aspergillus, 34 do gênero Paecilomyces, 6 do gênero Talaromyces e 1958 isolados do gênero Penicillium. Com a caracterização morfológica foi possível identificar 34 isolados de Aspergillus, 50 de Penicillium e 6 de Talaromyces, agrupados em 3, 15 e 3 espécies, respectivamente. Os demais foram agrupados por suas semelhanças morfológicas, caracterizados e armazenados para posterior análise genética. O teste de aflatoxinas foi eficiente para auxiliar na identificação de A. flavus e A. parasiticus, indicando 19 isolados na primeira espécie e 2 da segunda. A utilização de MALDI-TOF se mostrou eficiente no auxilio à identificação de fungos filamentosos, resultando em um bom agrupamento e diminuição do número de morfotipos a serem levados para análises posteriores. Na avaliação da produção de enzimas a enzima pectinase foi a que apresentou maior número de isolados produtores e o morfotipo P51 o maior índice enzimático, sendo selecionados para o teste em fermentação submersa. O isolado se apresentou bom produtor da enzima exo-poligalacturonase e foram definidas faixas ótimas de tempo, temperatura e pH para sua produção. Os resultados mostraram uma diversidade de espécies no solo avaliado, podendo haver espécies novas ainda não descritas, além de um potencial biotecnológico não explorado que pode ser melhor estudado e utilizado em diversos processos de produção.