Production and partial characterization of polygalacturonases produced by thermophilic Monascus sp N8 and by thermotolerant Aspergillus sp N12 on solid-state fermentation

Abstract

A produção de poligalacturonases pelas linhagens fúngicas recentemente isoladas, Monascus sp N8 e Aspergillus sp N12, foi estudada através de fermentação em estado sólido usando como substratos misturas de farelo de trigo, bagaço da cana-de-açúcar e bagaço de laranja. A atividade máxima de exo-Pg produzida por Monascus sp (6,6 U/mL) foi obtida quando o meio de cultivo utilizado continha mistura de farelo de trigo, bagaço da cana-de-açúcar e bagaço de laranja (1:1:1), enquanto que Aspergillus sp produziu maior quantidade da enzima (10 U/mL) em meio de farelo de trigo e bagaço de laranja. A maior produção de exo-Pg foi obtida através de incubação das culturas a 45ºC quando comparadas àquelas incubadas a 50ºC. A produção de endo-poligalacturonase (endo-Pg) pelas duas linhagens não foi afetada pela temperatura de incubação. A atividade de endo-Pg em meio de cultura Monascus sp foi 1.8 U/mL a 45ºC em 72 hs de fermentação e 1,6 U/mL a 50ºC em 120 hs de fermentação nas mesmas condições. Valores semelhantes foram obtidos pelo cultivo de Aspergillus sp com 1.9 U/mL a 45ºC a 1.8 U/mL at 50ºC. As exo-poligalacturonases produzidas por ambas as linhagens mostraram maiores atividades em pH 5,5. Enzimas de Monascus sp foi mais ativa a 60ºC e a de Aspergillus sp, a 50ºC. A exo-Pg produzida por Monascus sp foi estável em valores de pH entre 4,5-6,0, enquanto a de Aspergillus sp foi estável somente em pH 4,0. Ambas as enzimas mostraram-se estáveis por 1 hora a 50ºC, quando incubadas em ausência de substrato.

Polygalacturonases production by newly isolated Monascus sp N8 and Aspergillus sp N12 strains was carried out in solid-state fermentation using mixtures of wheat bran, sugar cane bagasse and orange bagasse as carbon sources. The maximal activity values of exo-polygalacturonases (exo-Pg) from Monascus sp and Aspergillus sp were obtained using wheat bran/sugar cane bagasse/orange bagasse mixture (6.6 U/mL) and wheat bran/orange bagasse mixture (10 U/mL), respectively. Enzyme production by both strains was higher at 45ºC after 72 h and 1.6 U/mL at 50ºC after 120 h. Endo-polygalacturonase (endo-Pg) production was higher in wheat bran/orange bagasse mixture and was not affected by temperature of incubation for both fungi. Endo-Pg production by Monascus was 1.8 U/mL at 45ºC and 50ºC, after 72. Similar values were obtained in Aspergillus sp culture, 1.9 U/mL at 45ºC and 1.8 U/mL at 50ºC. Exo-Pg from both strains showed optimum activity at pH 5.5. Maximal activity was determined at 60ºC for enzyme from Monascus sp and 50ºC for that produced by Aspergillus sp. Exo-Pg from Monascus sp was stable at pH range 4.5-6.0 whereas that from Aspergillus sp enzyme was stable at pH 4.0. Both enzymes showed stability when incubated at 50ºC for 1 h, in absence of substrate.