Properties of a new fungal b-galactosidase with potential application in the dairy industry

Abstract

A b-galactosidase ou b-D-galactosídeo-galactohidrolase (EC. 3.2.1.23) é uma importante enzima utilizada industrialmente na hidrólise da lactose do leite e soro de leite para diversas aplicações. Ultimamente, sua importância foi realçada por sua atividade de galactosiltransferase responsável pela síntese de oligossacárides transgalactosilados (TOS) que atuam como alimentos funcionais, trazendo diversos efeitos benéficos para seus consumidores. Penicillium simplicissimum, uma linhagem isolada do solo, mostrou grande produtividade de b-galactosidase com atividade de galactosiltransferase quando crescida em meio semi-sólido. Seu pH ótimo para hidrólise está na faixa de 4,0-4,6 e para a atividade de galactosiltransferase na faixa de 6,0-7,0. A temperatura ótima para hidrólise e transferase foram encontradas a 55-60°C e 50°C, respectivamente e a enzima mostrou maior termoestabilidade para a atividade de hidrolase. A enzima mostrou potencialidade para diversas aplicações industriais como a remoção de 67% da lactose do leite e 84% da lactose do soro de leite quando incubada nos respectivos pHs oroginais (4,5 e 6,34, respectivamente) em condições ideais de temperatura. Quando incubada com uma solução a 40% em tampão de McIlvaine 150 mM, pH 4,5 a 55°C a enzima converteu 86,5% da lactose em seus monossacarídeos componentes. Quando aplicada a uma solução com 60% de lactose no mesmo tampão mas em pH 6,5 e 50°C, a enzima pode sintetizar até 30,5% de TOS, deixando 39,5% de lactose residual e 30% de monossacárides.

b-Galactosidase or b-D-galactoside-galactohydrolase (EC. 3.2.1.23) is an important enzyme industrially used for the hydrolysis of lactose from milk and milk whey for several applications. Lately, the importance of this enzyme was enhanced by its galactosyltransferase activity, which is responsible for the synthesis of transgalactosylated oligosaccharides (TOS) that act as functional foods, with several beneficial effects on consumers. Penicillium simplicissimum, a strain isolated from soil, when grown in semi-solid medium showed good productivity of b-galactosidase with galactosyltransferase activity. The optimum pH for hydrolysis was in the 4.04.6 range and the optimum pH for galactosyltransferase activity was in the 6.07.0 range. The optimum temperature for hydrolysis and transferase activity was 55-60°C and 50°C, respectively, and the enzyme showed high thermostability for the hydrolytic activity. The enzyme showed a potential for several industrial applications such as removal of 67% of the lactose from milk and 84% of the lactose from milk whey when incubated at their original pH (4.5 and 6.34, respectively) under optimum temperature conditions. When incubated with a 40% lactose solution in 150 mM McIlvaine buffer, pH 4.5, at 55°C the enzyme converted 86.5% of the lactose to its component monosaccharides. When incubated with a 60% lactose solution in the same buffer but at pH 6.5 and 50°C, the enzyme can synthetize up to 30.5% TOS, with 39.5% lactose and 30% monosaccharides remaining in the preparation.