Obtenção e avaliação de linhagens híbridas e desenvolvimento dos processos de inóculos líquidos para cultivo axênico de lentinula edodes (berk.) pegler

Abstract

A utilização de inóculos líquidos na produção de Shiitake (Lentinula edodes (Berk.) Pegler) é uma tecnologia promissora para a industrialização do cultivo em sistema axênico, uma vez que permite a inoculação do micélio de forma rápida e bem distribuída, reduzindo riscos de contaminação e o período de incubação dos substratos. Neste trabalho, o cultivo submerso para a produção de micélio de Shiitake foi avaliado em um biorreator airlift de circulação externa, idealizado e projetado no grupo, utilizando o meio de cultura Mushroom Complete Medium adicionado de micronutrientes, nas condições de operação: taxas de aeração: 0.16, 0.20, e 0.24 vvm e tamanhos de inóculo (i.s.): 1.0 g.L-1 e 2.0 g.L-1. Na melhor condição de operação (0.16 vvm e 1.0 g.L-1 i.s.), um modelo matemático foi desenvolvido usando o software EMSO para descrever a cinética da cultura em ajuste aos dados experimentais. Foram atingidos 15,47 g.L-1 de biomassa total, após 10 dias de cultivo, 0,516 d-1 de taxa máxima de crescimento específico, fatores de rendimento Yx/s 1,06 g.g-1, YP/X 0,485 (g.L-1).g-1, YP/S 0,140 (g.L-1).g-1 e produtividade PX 0,061 (g.L-1).h-1. A predição do modelo demonstrou ser um parâmetro confiável para estudos de aumento de escala já que descreveu bons resultados preditivos para biomassa em relação aos produtos do metabolismo (CO2 e síntese de H+ pela acidificação do meio) e ao consumo de nutrientes (O2 e glicose). A seleção e a avaliação de linhagens no cultivo também são fatores a serem considerados para obtenção de boas produtividades e, deste modo, o desempenho produtivo de cinco linhagens de Shiitake foi avaliado em cultivo axênico, utilizando um planejamento composto central (CCD) para avaliar as variáveis independentes: tempo de incubação I(t), e percentual de farelo de trigo em relação a serragem Eucalypitus saligna (representada pela relação carbono/nitrogênio (RC/N)), tendo a eficiência biológica (BE) e o peso unitário dos cogumelos como resultados de destino . Os substratos utilizados tiveram sua composição físico-química determinada e as taxas de suplementação do substrato foram otimizadas, não só para o rendimento em cultivo, mas também para o crescimento vegetativo do micélio. Os melhores resultados de BE em todas as linhagens foram obtidos em cultivos com RC/N 57,62/1, com indução dos primórdios em 130 dias de I(t). Os cogumelos colhidos nesta condição de produção tiveram sua composição centesimal determinada. Atividades enzimáticas amilolíticas e celulolíticas, β-glicosidase e proteases específicas foram realizadas em ensaios de colonização do substrato. Três linhagens foram selecionadas para o isolamento de esporos e hibridização intraespecífica. As linhagens híbridas foram comparadas com as parentais em termos de rendimento e síntese das enzimas extracelulares. Os resultados deste trabalho demonstraram que a linhagem cultivada tem um efeito considerável sobre o rendimento, sobre o peso unitário e sobre a síntese de enzimas extracelulares produzidas pelo fungo, tanto pelas linhagens híbridas, como pelas parentais.

The use of liquid inoculant production of Shiitake (Lentinula edodes (Berk.) Pegler) is a promising technology for the industrialization farming of this fungus in axenic system because it allows the mycelium inoculation in a quick and well distributed way, thus reducing the risks of contamination and the incubation time of cultures. In this work, the submerged cultivation for the production of Shiitake mycelium was evaluated in an airlift bioreactor of external circulation, conceived and designed in the group, using the culture medium Mushroom Complete Medium added of micronutrients, under the operating conditions: rates of aeration: 0.16, 0.20, and 0.24 vvm and inoculum sizes (i.s.): 1.0 g. L-1 and 2.0 g. L-1. Under the best operating condition (0.16 vvm and 1.0 g L-1 i.s.), a mathematical model was developed using the EMSO software to describe the kinetics of culture fittnes to experimental data. It was possible to obtain 15.47 g L-1 of total biomass, after 10 days of cultivation, a maximum specific growth rate of 0.516 d-1, yields of Yx/s 1,06 g.g-1, YP/X 0,485 (g.L-1).g-1, YP/S 0,140 (g.L-1).g-1 and PX (productivity) 0.061 (g.L-1).h-1. The prediction of the model has proven to be a reliable parameter for studies for scaling up because it was predictive for biomass considering the products of metabolism (CO2 and H+ synthesis by acidification of the medium) and nutrient consumption (O2 and glucose). The selection and evaluation of strains in cultivation are also factors to be considered to obtain good productivity and, therefore, the productive performance of five strains of Shiitake cultivated under axenic system, was carried out using a central composition design (CCD) to evaluate the independent variables: incubation time I(t), and percentage of wheat bran in relation to sawdust of Eucalypitus saligna (represented by the carbon/nitrogen ratio (RC/N)), and having the biological efficiency (BE) and the unit weight of the mushrooms as target results. The best results for BE for all the strains were obtained in cultures with RC/N 57.62/1, with primordia induced at 130 days of I(t). The substrates used had their physico-chemical composition determined and the rates of substrate supplementation have been optimized, not only for the cultivation yields, but also for vegetative growth of the mycelium. The mushrooms harvested in this condition of production had their centesimal composition determined. Amilolytic, cellulolytic, β-glucosidase and specific proteases activities were performed in tests of colonization of the substrate. Three strains were selected for the isolation of spores and intraspecific hybridization was carried out. Hybrid strains were compared with the parental strains in terms of yields and synthesis of extracellular enzymes. The results of this study showed that strain has a considerable effect on both the yield and the unit weight of mushrooms.