Purificação e caracterização da poligalacturonase termoestável produzida pela linhagem fúngica Thermomucor indicae-seudaticae N31 em fermentação em estado sólido e submersa

Abstract

Organismos termofílicos produzem enzimas que, em geral, são mais termoestáveis que aquelas produzidas por mesofílicos. Além disso, essas enzimas geralmente apresentam várias características importantes sob o ponto de vista de aplicação industrial, como estabilidade em ampla faixa de pH e maior tolerância a solventes e outros desnaturantes proteicos. O tipo de processo fermentativo usado também pode influênciar a produção e as propriedades das enzimas obtidas. Foram isoladas várias cepas fúngicas termofílicas e pectinolíticas e entre elas, o fungo termofílico Thermomucor indicae-seudaticae N31 foi o que apresentou maior potencial de produção de poligalacturonase (PG) usando meios a base de resíduos agro-industriais. Em fermentação em estado sólido (FES) usando como meio de cultura uma mistura de farelo de trigo e bagaço de laranja (1:1) a 70% de umidade, o fungo produziu 14 U/mL em 48 horas e em fermentação submersa (FSm) com 1% farelo de trigo e 1% bagaço de laranja como substrato foram obtidas 13 U/mL em 96 horas de fermentação. A PG presente na solução enzimática bruta obtida de FSm foi mais termoestável do que aquela de FSS e mais estável em ampla faixa de pH. As exo-PGs produzidas em FSm e FSS foram purificadas até homegeneidade, com um fator de purificação de 8 e 2,5 vezes e um rendimento de 27,7% e 15,5% para FSm e FSS, respectivamente. A PG da FSm apresentou um massa molar de 38,9 kDa e a de FSS 37,1, kDa. O pH e temperatura ótimos foram de 5,5 e 4,5-5,0 e 55° e 60°C, para enzimas de FSm e FES, repectivamente. Ambas as PGs mostraram perfil de exo-PG, liberando ácido galacturônico por hidrólise de pectina com baixo grau de esterificação (DE). O km foi 590,9 e 661,6 e o Vmax de 4 e 4,9 umol min-1mg-1, para PG de FSm e FES, respectivamente. A termoestabilidade foi comprovada pela análise dos...

Thermophilic organisms produce enzymes that, in general, are more thermostable than the ones produced by mesophilic. Moreover, these enzymes generally exhibit many important characteristics under the perspective of industrial application, such as stability in a wide range of pH and more tolerance to solvents and other protein denaturating substances. The type of fermentative process can also influence the production and properties of the enzymes obtained. Numerous strains of thermophilic and pectinolytic fungi were isolated and among them, the Thermomucor indicae-seudaticae N31 was the one that presented the highest potential for polygalacturonase (PG) production using media containing agro industrial residues. In solid state fermentation (SSF) using a mixture of wheat bran and orange bagasse (1:1) as substrate, at 70% moisture, the fungus produced 14 U/mL in 48 hours and in submerged fermentation (SmF) with 1% wheat bran and 1% orange bagasse as substrate, 13 U/mL were obtained in 96 hours of fermentation. PG in the crude enzymatic extract obtained from SmF was more thermostable than the one produced in SSF and stable in a wider range of pH. The exo-PGs produced in SmF and SSF were purified to homogeneity, with a final purification of 8 and 2.5- fold and overall recovery of 27.7% and 15.5%, respectively. PG from SmF exhibited a molecular mass of 38.9 kDa and PG from SSF 37.1 kDa. Optimum pH and temperature were 5.5 and 4.5-5.0 and 55°C and 60°C for the enzymes from SmF and SSF, respectively. Both PGs exhibited exo-PG profile, releasing galacturonic acid through the hydrolysis of low esterification level pectin. Km was 590.9 and 661.6 and Vmax was 4 and 4.9 umol min-1mg-1, for PG from SmF and SSF, respectively. The thermostability was confirmed by analyzing the enzymes thermodynamic parameters with PG produced in SmF being the most thermostable exhibiting higher values... (Complete abstract click electronic access below)