The present research was conducted with the objective of evaluating the ligninolytic potential of
The rapidly grow of world population results in the depletion of many resources and aggravates the international food situation. According to
Several studies are conducted with the aim of achieving more sustainable productions, capable of supplying international demand and promoting the use of alternative sources for animal feed that do not compete with human consumption. In this sense, different strategies are valued, where enzymatic pretreatment of fibrous sources stands out (
The enzymes that modify this biopolymer are oxidative, nonspecific and, in addition, they act through non-protein mediators in contrast to hydrolytic cellulase and hemicellulase enzymes (
Compared to the use of lignocellulolytic microorganisms, the enzymatic pretreatment of high fiber substrates has great economic benefits and reduces the time of the degradation process (
To obtain each treatment, the different enzymes were incubated with 1g of substrate at a rate of 4 IU/g in an orbital shaker at 40 °C for 72 hours. Fibrous fractioning was performed according to
The digestibility of sugarcane bagasse pretreated with
In the present investigation, the following bands associated with lignin were identified:
Stretching vibration of O-H groups (phenolic and aliphatic) corresponding band in the range of 3400 to 3200 cm-1 Stretching vibration of C-H of the CH3 and CH2 groups detected at 2930 cm-1 Small band at 2850 cm-1 attributed to vibration of OCH3 groups. Band at 1711 cm-1 attributed to the C=O stretching of unconjugated ketones, carbonyl groups, conjugated aldehyde or ester groups and carboxylic acids. Band at 1610 cm-1 associated with aromatic C=C double bonds Band at 1510 cm-1 associated with vibrations of C=C bonds of the aromatic and phenolic units of lignin Band detected at 1420 cm-1 associated with vibrations of lignin phenylpropane aromatic skeleton Band detected at 1333cm-1 associated with the vibrations of the aliphatic C−H bonds (CH or CH2 groups) Band detected at 1320 cm-1 associated with symmetrical flexing of C-H aliphatic bonds. Band detected at 1210 cm-1 associated with the presence of C−O bonds of the guaiacyl ring. Band detected at 1160 cm-1 associated with the antisymmetric stretch vibration C-O of the secondary alcohols or of the hydroxycinnamic acids ester-bound (such as esterified ρ-coumaryc acid and ferulyc acid) ( Band detected at 1035 cm-1 associated with the vibrations produced by the O-CH3 bonds of the guaiacyl and syringyl type units
Laccase treatments, both induced and native, show a marked intensities reduction of the lignin associated signals.
These results are also agree to those proposed by
a, b, c Different letters indicate significant differences for P <0.05 (
Indicators (%)
Sugarcane bagasse
SE ± sign.
Bagasse control
Treated with native laccase
Treated with
Treated with
DM
94.65
94.68
94.79
94.28
±0.24 P=0.4875
ADF
51.88 a
40.14 b
39.72 c
39.74 c
±0.09 P<0.0001
Lignin
8.93 a
6.12 b
6.12 b
5.35 c
±0.10 P<0.0001
Cellulose
39.49 a
30.06 b
28.07 c
27.57 c
±0.26 P<0.0001
The modification of the sugarcane bagasse fibers through the action of laccase enzymes, allows obtaining a more accessible and more biodegradable substrate. The
a, b, c, d Different letters indicate significant differences for P <0.05 (
Indicators (%)
Sugarcane bagasse
SE ± sign
Bagasse control
Treated with native laccase
Treated with
Treated with
DMD
34.88 d
54.71 a
44.59 c
48.60 b
±0.48 P<0.0001
OMD
45.43 d
63.14 a
54.78 c
58.91 b
±0.60 P<0.0001
ADFD
50.53 d
63.59 a
56.88 c
61.16 b
±0.36 P<0.0001
CD
52.45 c
65.46 a
60.88 b
64.48 a
±0.51 P<0.0001
Other strategies to increase the fibrous digestibility of highly fiber substrate are the use of fibrolytic enzymes (
In ruminant species, fibrolytic enzymes are used mainly as additives in cattle feed, where they present important results by increasing the digestibility of fiber, improving the efficient use of energy from pastures and reducing the costs of diets (
Most of the international companies that commercialize fibrolytic enzyme products, presents formulation based on cellulase, hemicellulase and xylanase enzymes, such as Grasszyme®, Alfazyme® and Fibrozyme® (
The present study showed that
It’s known that
The authors thank the Department of Agrarian, Food and Forest Sciences of the Università degli Studi di Palermo, Sicily, Italy, for the personal and material support. The authors also wish to thank the Microbiology laboratory of the Institute of Animal Science, Cuba, for the maintenance of the strains.
La presente investigación se condujo con el objetivo de evaluar la capacidad ligninolítica de las enzimas lacasas del hongo
El crecimiento acelerado de la población mundial trae como consecuencia el agotamiento de muchos recursos y empeora la situación alimentaria internacional. Según reportes de la
Numerosos estudios se conducen con la finalidad de lograr producciones más sostenibles, capaces de suplir la demanda internacional e impulsar la búsqueda y el estudio de fuentes alternativas de alimento animal que no compitan con la alimentación humana. En ese sentido, se valoran diferentes estrategias dentro de las que sobresale el pre tratamiento enzimático de fuentes fibrosas (
Las enzimas que modifican este biopolímero son de tipo oxidativo, inespecíficas y además, actúan a través de mediadores no-protéicos en contraste con las enzimas hidrolíticas celulasas y hemicelulasas (
El empleo de este tipo de enzimas en el pre tratamiento de sustratos altos en fibra, supone grandes beneficios económicos y disminuye el tiempo global del proceso degradativo, si se compara con el empleo de microorganimos lignocelulolíticos (
El proceso de inducción se realizó en fermentación sólido sumergida del salvado de trigo, igual a lo descrito en la sección anterior. Para ambas especies de
Para obtener cada uno de los pretratamientos enzimáticos, se incubó 1g de sustrato con la enzima a razón de 4 UI/g y se mantuvo en una zaranda orbital a 40 ºC durante 72 horas. El fraccionamiento fibroso se realizó según la metodología de
Se evaluó la digestibilidad del bagazo de caña pre tratado con las lacasas de
En la presente investigación se identificaron las siguientes bandas asociadas a la lignina:
Banda correspondiente a la vibración de estiramiento de grupos O-H (fenólicos y alifáticos) en el intervalo de 3400 a 3200 cm-1 Banda correspondiente al estiramiento de C-H de los grupos CH3 y CH2 detectada a 2930 cm-1 Pequeña banda a 2850 cm-1 atribuida a la vibración de grupos OCH3. La banda a 1711 cm-1 atribuida al estiramiento C=O de cetonas no conjugadas, grupos carbonilos, grupos éster o aldehídos conjugados y ácidos carboxílicos. Banda a 1610 cm−1 asociada a dobles enlaces C=C aromáticos Banda a 1510 cm-1asociada a vibraciones de enlaces C=C de las unidades aromáticas y fenólicas de la lignina Banda detectada a 1420 cm-1 asociada a las vibraciones del esqueleto aromático de fenilpropano de la lignina Banda detectada a 1333cm−1 asociada a las vibraciones de los enlaces C−H alifáticos (grupos CH o CH2) Banda detectada a 1320 cm−1 asociada a la flexión simétrica de enlaces alifáticos C-H Banda detectada a 1210 cm−1 asociada a la presencia de enlaces de C−O del anillo guaiacil Banda detectada a 1160 cm−1 asociada a la vibración del estiramiento antisimétrico C-O de alcoholes secundarios o de los ácidos hidroxicinámicos unidos a éster (como el ácido ρ-cumárico esterificado y ácido ferúlico) ( Banda detectada a 1035 cm-1 asociada a las vibraciones producidas por los enlaces O-CH3 de las unidades de tipo guayacilo y siringilo
Los tratamientos con lacasa, tanto inducida como nativa, muestran marcada reducción de las intensidades en todas las señales que se asocian a la lignina. El tratamiento que logra mayor disminución de las señales en el espectro es el que emplea la lacasa inducida con
Estos resultados también se corresponden con los planteados por
a,b,c Letras distintas indican diferencias significativas para P<0,05 (
Indicadores, %
Bagazo de caña de azúcar
EE ± sign.
Bagazo control
Tratado con lacasa nativa
Tratado con lacasa inducida por
Tratado con lacasa inducida por
MS
94,65
94,68
94,79
94,28
±0,24 P=0,4875
FDA
51,88 a
40,14 b
39,72 c
39,74 c
±0,09 P<0,0001
Lignina
8,93 a
6,12 b
6,12 b
5,35 c
±0,10 P<0,0001
Celulosa
39,49 a
30,06 b
28,07 c
27,57 c
±0,26 P<0,0001
La modificación de las fibras del bagazo de caña mediante la acción de las enzimas lacasas, permite obtener un sustrato mas accesible y de mayor biodegradación. Los resultados de la digestibilidad
a,b,c,d Letras distintas indican diferencias significativas para P<0,05 (
Indicadores, %
Bagazo de Caña de azúcar
EE ± sign
Sin tratar
Tratado con lacasa nativa
Tratado con lacasa inducida por
Tratado con lacasa inducida por
DMS
34,88 d
54,71 a
44,59 c
48,60 b
±0,48 P<0,0001
DMO
45,43 d
63,14 a
54,78 c
58,91 b
±0,60 P<0,0001
DFDA
50,53 d
63,59 a
56,88 c
61,16 b
±0,36 P<0,0001
DC
52,45 c
65,46 a
60,88 b
64,48 a
±0,51 P<0,0001
Otra de las estrategias que también se utilizan con resultados positivos en la digestibilidad de fuentes fibrosas, es el empleo de las enzimas fibrolíticas (
En especies rumiantes, las enzimas fibrolíticas se emplean mayoritariamente como aditivos en la alimentación de bovinos, donde presentan importantes resultados al incrementar la digestibilidad de la fibra, mejorar el aprovechamiento eficiente de la energía de los pastos y disminuir los costos de las dietas (
La mayoría de las compañías internacionales que comercializan productos enzimáticos fibrolíticos, presentan formulaciones basadas en enzimas celuloliticas y xilanolíticas, como es el caso de Grasszyme®, Alfazyme® y Fibrozyme® (
Se encontró que todos los tratamientos enzimáticos mostraron marcadas diferencias respecto al control sin tratar. El estado de marchitéz de las hojas, se observó casi inmediatamente después de la aspersión de la enzimas. Al cabo de las primeras 24 horas (
Se conoce que las especies de
Las lacasas
Los autores agradecen al Departamento de Ciencias Agrarias, Alimentarias y Forestales de la Università degli Studi di Palermo, Sicilia, Italia, por el apoyo personal y material. Los autores también desean agradecer al laboratorio de Microbiología del Instituto de Ciencia Animal, Cuba, por el mantenimiento de las cepas.