Optimization and evaluation of encapsulated enzymatic formulations of Trichoderma koningiopsisstrains for phytopathogen fungal biocontrol

Abstract

Sustainable agriculture requires effective alternatives, and enzyme-based biocontrol strategies derived from Trichoderma represent a promising approach. However, field application of enzymatic supernatants is often limited by low stability and rapid loss of activity. This study aimed to optimize the encapsulation of enzymatic supernatants from native strains Trichoderma koningiopsis LBM 116 and LBM 219 using sodium alginate, and to evaluate the functional performance of the resulting formulations. A Box–Behnken response surface design identified optimal encapsulation conditions (1% alginate, 1% CaCl₂, 0.5 mm cannula diameter), yielding spherical capsules (~1300 μm). Proteases exhibited high encapsulation efficiency (up to 84.8%) and strong operational stability, whereas β-1,3-glucanases showed moderate retention and progressive activity loss. Chitinase activity was not retained within the alginate matrix. Despite partial enzyme leakage, encapsulated formulations significantly inhibited the growth of Fusarium oxysporum LBM 232, maintaining antifungal efficacy comparable to free supernatants. These findings demonstrate that alginate-based encapsulation is a viable strategy for stabilizing mycolytic enzymes; however, matrix reinforcement will be necessary to achieve full retention of the enzymatic complex and enhance long-term performance in agricultural systems.La agricultura sostenible requiere alternativas eficaces y el biocontrol basado en enzimas derivadas de Trichoderma constituye un enfoque prometedor. Sin embargo, su aplicación se ve limitada por su baja estabilidad y la rápida pérdida de actividad. Este estudio tuvo como objetivo optimizar la encapsulación de sobrenadantes enzimáticos de las cepas nativas Trichoderma koningiopsis LBM 116 y LBM 219 mediante alginato de sodio y evaluar el desempeño funcional de las formulaciones obtenidas. Un diseño de superficie de respuesta Box-Behnken permitió identificar las condiciones óptimas de encapsulación (1 % de alginato, 1 % de CaCl₂, aguja de 0,5 mm) y generar cápsulas esféricas (~1300 µm). Las proteasas mostraron alta eficiencia de encapsulación (hasta 84,8 %) y elevada estabilidad operativa, mientras que las β-1,3-glucanasas presentaron retención moderada y pérdida progresiva de actividad. Las quitinasas no se retuvieron en la matriz de alginato. A pesar de la fuga parcial de enzimas, las formulaciones encapsuladas inhibieron significativamente el crecimiento de Fusarium oxysporum LBM 232, con eficacia comparable a los sobrenadantes libres. Estos resultados demuestran que la encapsulación es una estrategia viable para estabilizar enzimas micolíticas; no obstante, será necesario reforzar la matriz para lograr la retención completa del complejo enzimático y mejorar su desempeño a largo plazo en sistemas agrícolas.