Produção de xilanases por Aspergillus niger utilizando planejamento experimental: purificação de xilanase

Abstract

Neste trabalho foi utilizada a metodologia de superfície de resposta, por meio de delineamento composto central rotacional para investigar as melhores condições de produção de xilanase pelo fungo filamentoso Aspergillus niger. Este micro-organismo é considerado um bom produtor de enzimas xilanases, sendo que estas enzimas têm a capacidade de hidrolisar xilana em xilooligossacarídeos e xilose. Produtos assim obtidos estão sendo cada vez mais utilizados em rações animais para melhoria da flora intestinal; para a produção de xilitol e também para a produção de álcool de segunda geração. A análise estatística dos resultados obtidos neste trabalho mostrou que as melhores condições de produção da enzima extracelular foram: pH 5,0, temperatura de 37 ºC, agitação de 80 rpm, e concentração de fonte de carbono de 2 % (p/v). Após a determinação das condições ideais, o extrato foi clarificado por filtração em caulim, e as proteínas assim obtidas foram precipitadas com acetona ocorrendo uma melhora sensível na atividade específica. Após filtração em Sephadex G-75 foi mostrada a presença de atividade xilanolítica em dois picos, e as frações referentes ao segundo pico foram reunidas e submetidas à coluna de troca iônica DEAE-Trisacryl, na qual se constatou uma fração sendo eluída com 0,06 mol/L de NaCl, contendo atividade de xilanase. A SDS-PAGE da fração majoritária revelou uma única banda protéica com massa molar aparente de 34 kDa. A cromatografia em sílica gel P60 revelou que os produtos de hidrólise foram constituídos de xilooligossacarídeos, após 120 min de hidrólise

In the present work, response surface methodology was utilized, through appliance of rotational central composite design to investigate the best conditions of production of xylanase by the filamentous fungus Aspergillus niger. This microorganism is considered a good producer of xylanase enzyme, which has the ability to hydrolyze hemicelluloses in xylooligosaccharides and xylose. Products obtained this way are being increasingly utilized in animal feeding to improve the intestinal flora, to produce xylitol and also to produce second generation ethanol. The statistical analysis of the obtained results showed that the best conditions for the extracellular enzyme production were: pH 5.0, 37 ºC, 80 rpm shaking, and 2 % (w/v) carbon source concentration. After the determination of the ideal production conditions, the enzyme extract was clarified through filtration in kaolin, and the protein obtained were precipitated with acetone, with a sensitive increase in the specific activity. After molecular exclusion chromatography in Sephadex G-75 the presence of xylanolitic activity was shown in two peaks, and the fractions related to the second peak were collected and submitted to DEAE-Trisacryl ion exchange column, in which were observed fractions showing xylanase activity that was eluted with 0.06 mol/L NaCl. SDS-PAGE of the majority fraction revealed only one proteic band with apparent molar mass of 34 kDa. P60 silica gel chromatography revealed that the product of hydrolysis was constituted of small xylooligosaccharides released after 120 min of hydrolysis