Purificação e caracterização bioquímica de poligalacturonases termoestáveis produzidas pelo fungo Thermoascus aurantiacus através de fermentação submersa e fermentação em estado sólido

Abstract

Pectinases termoestáveis apresentam características interessantes do ponto de vista da sua aplicação industrial, como alta estabilidade ao pH e à temperatura. Além disso, o tipo de processo fermentativo pode influenciar a produção e propriedades físico-químicas destas enzimas. A produção de poligalacturonase (PG) pelo fungo Thermoascus aurantiacus foi realizada em fermentação submersa (FSM) e em estado sólido (FES), usando substratos contendo pectina comercial ou subprodutos agro- industriais como fonte de carbono. A PG bruta obtida em FES apresentou atividade ótima a 65ºC e pH 5,0, com estabilidade na faixa de pH entre 4,0 e 5,0 e entre 7,5 e 8,5 e manteve 85% da atividade original quando incubada a 60ºC, por 1 hora. Em FSM, o melhor meio de cultivo foi a água amarela, com pH inicial de 5,5, após 5 dias de cultivo a 45ºC. A enzima em sua forma bruta apresentou temperatura ótima de 60ºC e pH ótimo de 5,0, maior estabilidade em pH ácido (3,0 a 4,5) e menor termoestabilidade, quando comparada com a obtida em FES, mantendo apenas 13% da atividade original quando incubada a 60ºC, por 1 hora. As enzimas foram purificadas utilizando-se cromatografias de filtração em gel e troca iônica. A PG purificada proveniente da FSM apresentou pH e temperatura ótimos de 5,5 e 60-65ºC, estabilidade em pH 5,0-5,5 e manteve, após 1 hora de incubação, 100% da atividade original até 50ºC. Resultados similares foram obtidos para a PG proveniente da FES. A PG de FES apresentou massa molar de 29,3 kDa, Km de 1,58 mg/mL e Vmáx de 1553,1 ? mol/min/mg, enquanto que a da FSM apresentou massa molar de 30,1 kDa, km de 1,46 mg/mL e Vmáx de 2433,3 ? mol/min/mg. Íons como Fe+3, Ca+2, e K+ praticamente não afetaram a atividade da enzima...

Thermostable pectinases present important characteristics under the view of their industrial application, as their high stability to pH and temperature. Besides, the type of fermentative process used can affect the ir production and physical-chemical properties. The polygalacturonase (PG) production by the thermophilic fungus Thermoascus aurantiacus was carried out by submerged fermentation (SMF) and solid state fermentation (SSF) using substrates containing commercial pectin or agro- industrial residues as carbon sources. The crude PG from SSF presented optimum activity at 65ºC and pH 5.0, with stability at pH 4.0-5.0 and 7.5-8.5 and maintained 85% of its original activity at 60º C for 1 hour. In SMF the best cultivation medium was the liquid waste from juice extraction, with initial pH of 5.5, after 5 days of cultivation at 45ºC. The crude enzyme showed an optimum activity at 60ºC and pH 5.0, higher stability in acid ic pH (3.0 to 4.5) and was less thermostable when compared to that obtained in SSF, wich maintained only 13% of its original activity at 60ºC, for 1 hour. Purification of enzymes was carried out using filtration and ion-exchange chromatographies. The purified PG, from SMF, showed optimum pH and temperature of 5.5 and 60-65ºC, stability at pH 5.0-5.5 and preserved, after 1 hour incubation, 100% of its original activity at 50ºC. Similar results were obtained to PG from SSF. The PG obtained by SSF presented molar mass of 29.3 kDa, Km of 1.58 mg/ml and Vmáx of 1553.1 ? mol/min/mg, while that the enzyme from SMF presented molar mass of 30.1 kDa, km of 1.46 mg/ml and Vmáx of 2433.3 ? mol/min/mg. Ions such as Fe3+, Ca2+ and K+ practically did not affect the enzyme activity, while Mg2+, Mn2+ and Zn2+ decreased 7%, 75% and 50%... (Complete abstract, click electronic address below)