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Biotechnological applications of a crude enzymatic extract from Penicillium brevicompactum

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Arquivo retido, a pedido da autora, até julho de 2026.

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Dados abertos

Resumo

Poluentes ambientais como atrazina e desetilatrazina, um herbicida comumente utilizado e seu produto de transformação, juntamente com o acúmulo de resíduos lignocelulósicos da agricultura, representam desafios que ameaçam a saúde, a biodiversidade e a produção sustentável de alimentos. Este estudo analisa como o fungo Penicilliumbrevicompactum, quando cultivado em bagaço de cana-de-açúcar, pode servir como uma maneira prática e econômica de combater a poluição e produzir enzimas úteis. O processo de fermentação em estado sólido foi otimizado, mantendo o teor de umidade em 65% por sete dias, o que resultou em altos rendimentos de enzimas importantes, incluindo ligninases e uma variedade de enzimas degradadoras de parede c como celular, como carboximetilcelulase, celulase total, xilanase, pectinase, avicelase, β-glicosidase, protease e quitinase. O extrato bruto enzimático apresentou grande potencial para diversas aplicações. Notavelmente, tanto o extrato bruto quanto o dialisado foram capazes de degradar cerca de 75% da atrazina e da desetilatrazina em apenas 21 dias, oferecendo um método alternativo para a remoção de poluentes. A análise do bagaço de cana-de-açúcar após a fermentação demonstrou alterações estruturais e químicas significativas, indicando conversão efetiva de biomassa. Os extratos também demonstraram atividade antifúngica, inibindo mais de 60% de diferentes espécies de fungos fitopatogênicos, e se mostraram eficazes contra nematoides, reduzindo as larvas de Panagrellus sp. em até 75%. Esses resultados destacam o potencial do uso de P. brevicompactum juntamente com resíduos agrícolas para a produção sustentável de enzimas e extratos benéficos. Esse método pode levar a soluções efetivas para a biorremediação de ambientes, bem como promover uma agricultura mais sustentável, transformando resíduos em produtos de valor agregado e abrangendo a criação de produtos ecologicamente corretos para a proteção das lavouras. No futuro, mais pesquisas devem se concentrar em ampliar a escala desses processos e testar sua eficácia em ambientes agrícolas reais para facilitar o uso mais amplo na gestão ambiental e nas práticas agrícolas.

Abstract

Environmental pollutants, such as atrazine and desethyl-atrazine, a herbicide commonly used in agriculture and its transformation product, along with the accumulation of lignocellulosic residues from agriculture, pose serious challenges that threaten human health, biodiversity, and sustainable food production. This study examines how the fungus Penicillium brevicompactum, when cultivated on sugarcane bagasse, can provide a practical and cost-effective solution to combat pollution while producing useful enzymes. The solid-state fermentation process was optimized by maintaining the moisture content at 65% for seven days, resulting in high yields of critical enzymes, including ligninases and various cell wall-degrading enzymes, such as carboxymethyl cellulose, total cellulase, xylanase, pectinase, avicelase, β-glucosidase, protease, and chitinase. The crude enzyme extract demonstrated significant potential for a range of applications. Notably, both the crude extract and the dialysate were able to degrade approximately 75% of atrazine and desethyl-atrazine within just 21 days, offering an alternative method for pollutant removal. Analysis of the sugarcane bagasse after fermentation revealed significant structural and chemical changes, indicating effective biomass conversion. The extracts also exhibited antifungal properties, inhibiting over 60% of various species of phytopathogenic fungi, and proved effective against nematodes, reducing the larvae of Panagrellus sp. by up to 75%. These results underscore the potential of using P. brevicompactum in conjunction with agricultural residues to sustainably produce beneficial enzymes and extracts. This approach could lead to effective solutions for environmental bioremediation and promote more sustainable agricultural practices, transforming waste into value-added products while creating environmentally friendly options for crop protection. Future research should focus on scaling up these processes and testing their effectiveness in real agricultural settings to facilitate broader implementation in environmental management and agricultural practices.

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CASTRO, Clara Resende de Souza. Biotechnological applications of a crude enzymatic extract from Penicillium brevicompactum. 2025. 110 f. Tese (Doutorado em Microbiologia Agrícola) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2025.

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