Global expansion theory

A capacidade de desenvolvimento de um microrganismo em seu habitat natural depende, principalmente, da capacidade de captação, como fonte de carbono e energia dos carboidratos presentes na parede celular vegetal. Por sua vez, este uso da fração polissacarídica do material lignocelulósico depende da maquinaria enzimática sintentizada pelos microrganismos. Portanto, o material vegetal torna-se uma matéria prima importante como indutora para a produção de enzimas do complexo celulolítico. Neste contexto, os fungos filamentosos, em comparação às outras classes microbianas, constituem-se como os microrganismos que predominantemente degradam o material lignocelulósico com maior eficiência, além de produzirem maiores quantidades de enzimas celulases (DO NASCIMENTO; COELHO, 2011; SHARMA et al., 2016).

Tal fato deve-se à capacidade de produzir enzimas extracelulares em maiores quantidades, além destas possuírem, no geral, maior potencial catalítico (RAGHUWANSHI et al., 2014). Segundo (KUHAD et al., 2016), em torno de catorze mil espécies de fungos produtores de celulases já foram isolados desde o princípio das pesquisas sobre celulases. E, dentre esses isolados, as investigações sobre a produção da enzima por fungos filamentosos concentram-se, principalmente, nos gêneros Aspergillus e Trichoderma (SCHUSTER; SCHMOLL, 2010).

Um dos fungos mais estudados na conversão de celulose em glicose é o Trichoderma reesei. A linhagem vem sendo estudada desde a década de 50, quando o pesquisador Elwin Reese publicou trabalhos com o fungo Trichoderma viride que posteriormente foi renomeado para Trichoderma reesei, em homenagem ao pesquisador. A linhagem selvagem, T. reesei QM6a originalmente isolada por Elwin Reese vem sendo modificada geneticamente no decorrer dos anos, afim de desenvolver a obtenção de cepas com elevada capacidade de produção e excreção das enzimas do complexo celulolítico. As pesquisas mais recentes acerca da produção de celulases geralmente utilizam as cepas de T. reesei modificadas: QM9414, RUTC30 e MCG77 (SUKUMARAN; SINGHANIA; PANDEY, 2005).

Os tipos selvagens e mutantes de Trichoderma sp. (T. viride, T. reesei e T. longibrachiatum) tem sido considerados como os mais potentes e produtivos na degradação de celulose cristalina. Os dois tipos de celobiohidrolases (CBHI e CBH II) são as principais enzimas celulolíticas produzidas por Trichoderma reesei, correspondendo, respectivamente a produção de 60% e 20% das proteínas totais sintetizadas pela linhagem (GUSAKOV et al., 2005).

No entanto, como enfatizam Maheshwari; Bharadwaj; Bhat (2000), o complexo da enzima produzido por esses gêneros só funcionam de forma efetiva em estreitas faixas de pH e temperatura, fato que reforça a necessidade de pesquisas com novos microrganismos produtores de celulases. Além disto, as condições de cultivo de algumas espécies destas linhagens possuem certas limitações, mesmo naquelas modificadas através de engenharia genética. Como exemplo o fungo Trichoderma reesei, microrganismo mais reportado na literatura para produção de celulases, possui limitações quanto à inibição de síntese por certos substratos (LO et al., 2010). Apesar de existirem mecanismos que corrijam tais limitações através de modificações genéticas, o uso destes pode acarretar em mais custos na produção da enzima (DELABONA et al., 2012b). Logo, faz-se necessário realizar prospecções de forma dinâmica e constante, afim de investigar microrganismos selvagens que porventura possuam características desejáveis próximas à linhagens geneticamente modificadas.

A maioria das espécies do gênero Aspergillus sp. também são conhecidas como bons produtores de muitas enzimas de interesse biotecnológico, incluindo celulases e xilanases a partir de substratos lignocelulósicos. No geral, os extratos de celulases de Aspergillus diferencia-se daquelas produzidas por Trichoderma por possuírem maiores

quantidades de β-glucosidases. Por outro lado, linhagens de Trichoderma reesei são conhecidas como boas produtoras de exoglucanases, porém limitadas quanto à produção de celobiase, sendo deficientes na produção dessas enzimas (DO NASCIMENTO; COELHO, 2011; SÁNCHEZ, 2009). Tal fato também reforça a necessidade de investigações dinâmicas de novas fontes microbianas produtoras de celulases. Portanto, há inúmeros relatos na literatura específica acerca do isolamento de variados gêneros de fungos produtores de celulases a partir de diferentes fontes naturais. Alguns destes trabalhos estão descritos abaixo.

Os estudos de Baffi et al. (2012) investigaram a diversidade de fungos isolados da fruta e resíduos da azeitona quanto ao potencial enzimático, através de triagem em placas de Petri, incluindo atividade celulolítica dos microrganismos investigados. Neste trabalho, foram isolados fungos dos gêneros Aspergillus, Penicillium, Rhizomucor, Mucor, Rhizopus, Liochtemia e Galactomyces. Elevada atividade de CMCase foi observada nas amostras dos fungos A. fumigatus, A. niger e Rhizomucor variabilis.

Jing e colaboradores (2015), isolaram e selecionaram fungos celulolíticos em quatro diferentes etapas. Destas, a última foi conduzida através de fermentação submersa utilizando distintas composições do meio de cultura, em frascos Erlenmeyer, nas seguintes condições: 100 mL de meio de cultura líquido, pH 5.0, durante seis dias de processo e agitação 180 rpm. Dentre as linhagens selecionadas, aquelas com valores de atividade FPase acima de 500,0 FPU/L, todas foram identificadas como Penicillium oxalicum. A amostra de fungo que se destacou das demais apresentou atividades enzimáticas de 2740,0 FPU/L e 1300,0 U/L, valores respectivos para FPase e CMCase.

Uma seleção de fungos celulolíticos isolados da Amazônia foi realizado por Delabona et al. (2012), utilizando resíduos agroindustriais como indutores para produção da enzima. Os microrganismos utilizados neste trabalho foram isolados de amostras de solo e vegetação em estado de decomposição localizados em uma reserva da floresta amazônica brasileira. Os autores utilizaram o estado semi-sólido na formulação do meio de cultura do processo fermentativo utilizando farelo de trigo na etapa de seleção. Dentre os 110 fungos estudados, destacou-se Aspergillus fumigatus com a maior produção de CMCase (43,65 U/g de sólido).