Produção de beta-glucanases por Trichoderma harzianum Rifai para obtenção gluco-oligossacarídeos a partir de botriosferana

Abstract

As β-glucanas fúngicas apresentam uma série de respostas biológicas. Estas glucanas apresentam baixa solubilidade em meio aquoso, sendo necessário fragmentá-las em moléculas de menor peso molecular. O Botryosphaeria rhodina MAMB-05 é um ascomiceto ligninolítico produtor de uma β-(1→3)(1→6)-glucana denominada botriosferana (EPS). Estudos preliminares demonstraram que o fungo Trichoderma harzianum Rifai é capaz de crescer em EPS como única fonte de carbono e de produzir β-glucanases específicas. As condições para a produção de -1,3-glucanases pelo T. harzianum Rifai em fermentador de bancada utilizando EPS como única fonte de carbono foram otimizadas através do uso de um planejamento fatorial e análise por superfície de resposta, o qual mostrou que a produção máxima de -1,3-glucanases ocorreu em 5 dias de cultivo, com pH inicial igual a 5,5 e com aeração de 1,5 vvm. As enzimas do complexo -glucanolítico extracelular foi parcialmente purificado e utilizado para a hidrólise de botriosferana, laminarina, paramilo e pustulana. Duas frações com atividade para -glucanase (F-I e F-II) foram obtidas a partir da cromatografia de filtração em gel, as quais apresentaram diferentes modos de ação sobre o botriosferana e a laminarina. O botriosferana foi hidrolisado em cerca de 66 % pela fração F-I e em 98 % pela fração F-II, em 30 min. Os produtos de hidrólise foram principalmente constituídos por gluco-oligossacarídeos (GP ≥ 4), e menor quantidade de glucose, di- e trissacarídeos. A ação enzimática das frações F-I e F-II sobre a laminarina resultaram em 15 % de conversão do polímero em glucose, enquanto a porcentagem de sacarificação foi totalmente diferente (70 % para F-I e 25 % para F-II). Em paramilo, ambas as frações promoveram a degradação de aproximadamente 20 % do polissacarídeo após 30 min, onde somente...

Fungal β-D-glucans presents a variety of biological response. These glucans presents low solubility in water and being necessary to obtain fragments with small molecular weight. A ligninolytic ascomyceteous Botryosphaeria rhodina MAMB-05 produces a (1→3)(1→6)-β-D-glucan named botryosphaeran (EPS). Preliminary studies verified that Trichoderma harzianum Rifai is able to grown on EPS as sole carbon source and secrete specific β-glucanases to act on this subtract. Conditions for -1,3-glucanase production by T. harzianum Rifai in bench-fermenter using EPS as sole carbon source were developed using a statistical factorial design, and analysis by response surface method, which showed maximal enzyme production at 5 days growth in a minimum Vogel salts medium, with initial pH 5.5 under 1.5 vvm aeration. A -glucanolytic extracellular complex was partially-purified and used to hydrolyze fungal botryosphaeran, algal laminarin, algal paramylon and the liquen pustulan. Two -glucanase fractions (F-I and F-II) were obtained by gel permeation chromatography, which presented different modes of attack on botryosphaeran and laminarin. Botryosphaeran was 66 % hydrolyzed by the F-I fraction, and 98 % by fraction F-II, within 30 min. The main products of hydrolysis were gluco-oligosaccharides (DP ≥ 4), and lower amounts of glucose, di- and tri-saccharides. The action of enzyme fractions I and II on laminarin resulted 15 % of conversion to glucose, while the percentage of saccharification was radically different (70 % for F-I and 25 % for F-II). On paramylon, both fractions promoted approximately 20 % degradation after 30 min, and only 0.5 % corresponded to gluco-oligosaccharides (DP ≥ 4). Only F-I fraction could acted on pustulan resulting 25 % of glucose, gentiobiose and oligosaccharides (not identified), within 30 min. The difference in the hydrolysis... (Complete abstract click electronic access below)