Decolorization of post-industrial lignin by mutants of Bjerkandera adusta CCBAS 930 with enhanced ligninolytic activity

• Autorzy: Korniłłowicz-Kowalska T. , Rybczyńska K.

Warianty tytułu

PL

Dekoloryzacja ligniny poprzemysłowej przez mutanty Bjerkandera adusta CCBAS 930 o zwiekszonej aktywności lignino litycznej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper describes the mutagenesis of the anamorphic fungus Bjerkandera adusta CCBAS 930 capable of decolorization and biodegradation of post-production lignin with participation of extracellular peroxidase. Seven mutants were isolated, out which 6 were characterized by shortened time of decolorization of model solutions of post-industrial lignin, from 21 to 7 or 14 days. The effect was caused by faster decomposition of the lignin polymer, as measured by decrease in the content of total phenols and of metoxyphenols. The process of biodegradation of lignin was catalyzed by an extracellular peroxidase that was not fully characterized. Two of the mutants studied, R59-2 and R59-5, were characterized by increased biosynthesis of that enzyme, coupled with accelerated transition of the fungus from the trophophase (primary metabolism) to the idiophase (secondary metabolism). This was accompanied by a drop in pH of the substrate that was more pronounced compared with the parental strain and to the other mutants.

PL

Opisano mutagenezę anamorficznego grzyba Bjerkandera adusta CCBAS 930 uzdolnionego do dekoloryzacji i biodegradacji ligniny poprodukcyjnej przy udziale zewnątrzkomórkowej peroksydazy. Wyizolowano 7 mutantów, z których 6 odznaczało się skróceniem czasu dekoloryzacji modelowych roztworów ligniny poprzemysłowej z 21 do 7 lub 14 dni. Efekt ten był wywołany szybszym rozkładem polimeru ligninowego, mierzonym zmniejszeniem zawartości fenoli ogółem i metoksyfenoli. Proces biodegradacji ligniny był katalizowany przez bliżej niescharakteryzowaną zewnątrzkomórkową peroksydazę. Dwa spośród badanych mutantów R59-2 i R59-5 odznaczały się wzmożoną biosyntezą tego enzymu, sprzężoną z przyśpieszeniem przejścia z trofofazy (metabolizm pierwotny) do idiofazy (metabolizm wtórny) grzyba. Towarzyszył temu silniejszy w stosunku do szczepu rodzicielskiego i pozostałych mutantów spadek pH podłoża.

Słowa kluczowe

EN

decolorization; lignin; Bjerkandera adusta; mutants; peroxidases

PL

dekoloryzacja; lignina; Bjerkandera adusta; mutanty; peroksydazy

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. S
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 17, nr 3
• Strony: 373--383
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Korniłłowicz-Kowalska T.

autor

Rybczyńska K.

• Pracownia Mikologiczna, Katedra Mikrobiologii Rolniczej, Uniwersytet Przyrodniczy, Lublin,

Bibliografia

• [1] Ali M. and Sreekrishnan T.R.: Aquatic toxicity from pulp and paper mill effluents: a review. Adv. Environ. Res., 2001, 5, 175-196.
• [2] Garg S.K. and Modi D.R.: Decolorization of pulp-paper mill effluents by white-rot fungi. Critic. Rev. Biotechnol., 1999, 19, 85-112.
• [3] Perez J., Munoz-Dorado J., De La Rubia T. and Martinez J.: Biodegradation and biological treatments of cellulose, hemicellulose and lignin: an overview. Int. Microbiol., 2002, 5, 53-63.
• [4] Zhang Q.L. and Carl T.C.: Adsorption of irganic pollutants from effluents of a kraft pulp mill on activated carbon and polymer resin. Adv. Environ. Res., 2001, 3, 251-258.
• [5] Ganjidoust H., Tatsumi K., Yamagishi T. and Ghalian R.N.: Effect of synthetic and natural coagulant on lignin removal from pulp and paper wastewater. Water Sci. Technol., 1997, 35, 291-296.
• [6] Wu J., Xiao Y.Z. and Yo H.Q.: Degradation of lignin in pulp mill wastewaters by white-rot fungi on biofilm. Bioresource Technol., 2005, 96, 1357-1363.
• [7] Sakurai A., Yamamoto T., Makabe A., Kinoshita S. and Sakakibara M.: Removal of lignin in liquid system by an isolated fungus. J. Chem. Technol. Biotechnol., 2001, 77, 9-14.
• [8] Archibald F., Paice M.G. and Jurasek L.: Decolorization of kraft bleachery effluent chromophores by Coriolus versicolor. Enzyme Microbial. Technol., 1990, 12, 846-853.
• [9] Eaton D., Chang H-M. and Kirk T.K.: Fungal decolorization of kraft bleach plant effluents. Tappi, 1980, 63, 103-106.
• [10] Livernoche D., Jurasek L., Desrochers M. and Dorica J.: Removal of color from Kraft mill wastewaters with cultures of white-rot fungi and with immobilized mycelium of Coriolus versicolor. Biotechnol. Bioeng., 1983, 25, 2055-2065.
• [11] Moreira M.T., Feijoo G., Sierra-Alvarez R., Lema J. and Field J.A.: Biobleaching of oxygen deligniefied kraft pulp by several white rot fungal strains. J. Biotechnol., 1999, 53, 237-251.
• [12] Palma C., Martinez A.T., Lema J.M. and Martinez M.J.: Different fungal Mn-oxidase peroxidases: a comparison between Bjerkandera sp. and Phanaerochaete chrysosporium. J. Biotechnol., 2000, 77, 235-245.
• [13] Korniłłowicz-Kowalska T., Ginalska G., Balcerz A. and Iglik H.: Decolorization of humic acids and alkaline lignin derivative by an anomorphic Bjerkandera adusta R59 strain isolated from soil. Polish J. Environ. Stud., 2008, 17, 903-906.
• [14] Korniłłowicz-Kowalska T., Wrzosek M., Ginalska G., Iglik H. and Bancerz R.: Identification and application of a new fungal strain Bjerkandera adusta R59 in decolorization of daunomycin wastes. Enzyme Microb. Technol., 2006, 38, 583-590.
• [15] Korniłłowicz-Kowalska T. and Iglik H.: Decolourisation of synthetic dye water solutions by mutagenised strain Bjerkandera adusta R59. Polish J. Environ. Stud., 2007, 16, 472-482.
• [16] Park D. and Robinson P.M.: Sporulation in Geotrichum candidum. Trans. British Mycol. Soc., 1969, 52, 213-222.
• [17] Day W.C., Pelczar M.J. jr. and Gottlieb B.: The biological degradation of lignin I. Utilization of lignin by fungi. Arch. Biochem., 1949, 23, 360-369.
• [18] Lopez M.J., Guisado G., Vargas-Garcia M.C., Suarez-Estrella F. and Moreno J.: Decolorization of industrial dyes by ligninolytic microorganisms isolated from composting environment. Enzyme Microb. Technol., 2006, 40, 42-45.
• [19] Malarczyk E.: Substrate-induction of veratric acid o-demethylase in Nocardia sp. Acta Biochim. Polon., 1984, 31, 383-395.
• [20] Maehly A.C. and Chance B.: The assay of catalases and peroxidases. [In:] Methods of Biochemical Analysis (ed. D. Glik). Interscience Publish Inc. 1954, 1, 357-366.
• [21] Leonowicz A. and Grzywnowicz K.: Quantitative estimation of laccase forms in some white-rot fungi using syringaldazine as a substrate. Enzyme Microb. Technol., 1981, 3, 55-58.
• [22] Lowry J.O.H., Rosenbrought N.J., Forr A.L. and Randal P.J.: Protein measurement with Folin phenol reagent. J. Biol. Chem., 1954, 193, 265-270.
• [23] Miura M., Deguchi T., Matsubara M. and Kakezawa M.: Isolation of Manganese Peroxidase-Producing Mutants of the hyper-lignolyticfungus IZU-154 under nitrogen non-limiting conditions. J. Ferment. Bioeng., 1997, 83, 192-193.
• [24] Kakar A.N., Perez A. and Gonzales J.: Phanerochaete mutants with enhanced ligninolytic activity. Appl. Biochim. Biotechnol., 1994, 45/46, 339-347.
• [25] Leonowicz A., Matuszewska A., Luterek J., Ziegenhagen O., Wojtaś-Wasilewska M., Cho N., Hofrichter M. and Rogalski J.: Biodegradation of lignin by white rot fungi-review. Fungal Genet. Biol., 1999, 27, 175-185.