RESUMO
Enzymes, and particularly proteases, have become an important and indispensable part of industrial processes such as laundry detergents, pharmaceuticals and food products. Detergents such as Tide®, Ariel® and Biz® contain proteolytic enzymes, most of them produced by members of the genus Bacillus. This paper describes the compatibility of protease produced by the thermophilic Bacillus sp, with commercial laundry detergent. Stability studies indicated that this enzyme retained about 95% and 74% of its maximum activity after 1h at 60ºC in the presence of glycine in combination with MnSO4 and CaCl2, respectively. No inhibitory effect was observed at 1.0-5.0 mM of EDTA. Triton X-100 inhibited the enzyme in all the concentrations tested. The enzyme was unstable in a 5% (v/v) concentration of peroxide solution. The protease retained more than 80% and 65% of its activity after 30 min incubation at 60ºC in the presence of Tide® and Cheer® detergents, respectively. After supplementation of CaCl2 (10 mM) and glycine (1 mM), the enzyme in Tide® detergent retained more than 85% of its activity after 1h. Based on these findings, Bacillus sp. protease shows a good potential for application in laundry detergents.
As enzimas, principalmente as proteases, têm uma participação importante e indispensável em muitos processos industriais tais como na indústria farmacêutica, de alimentos e de detergentes. Alguns detergentes como Tide®, Ariel® e Biz® contem enzimas proteolíticas em sua formulação, sendo a maioria produzida por bactérias do gênero Bacillus sp. Neste artigo, foi avaliada a compatibilidade de uma protease produzida por um microrganismo termofílico, Bacillus sp., com alguns detergentes comerciais. Estudos sobre a estabilidade mostraram que a enzima reteve cerca de 95% e 74% de sua máxima atividade após 1h a 60ºC na presença de glicina em combinação com MnSO4 e CaCl2 respectivamente. A enzima não foi inibida em presença de 1.0 - 5.0 mM de EDTA. A adição de Triton X-100 inibiu a atividade enzimática em todas as concentrações estudadas. A enzima não foi estável na presença de uma solução a 5% (v/v) de peróxido de hidrogênio. A protease manteve mais de 80% e 65% de atividade após 30 min de incubação na presença dos detergentes Tide® e Cheer® respectivamente. Após adição de CaCl2 (10 mM) e glicina (1 mM), a enzima manteve mais de 85% de atividade após 1 hora de incubação em presença do detergente Tide®. Considerando estas propriedades, a protease de Bacillus sp., pode ser útil na indústria de detergentes.
RESUMO
Protease production by thermophilic Bacillus sp strain SMIA-2 cultivated in liquid cultures containing trisodium citrate reached a maximum in 9h, with levels of 1.93U/mg protein. The microorganism utilized several carbon sources for the production of protease. Starch was the best substrate, followed by trisodium citrate, citric acid and sucrose. Among the various organic and inorganic nitrogen sources, ammonium nitrate was found to be the best. Studies on the protease characterization revealed that the optimum temperature of this enzyme was 60ºC. The enzyme was stable for 2h at 30ºC, while at 40ºC and 80ºC, 14% and 84% of the original activities were lost, respectively. The optimum pH of the enzyme was found to be 8.0. After incubation of crude enzyme solution for 24h at pH 5.5, 8.0 and 9.0, a decrease of about 51%, 18% and 66% of its original activity was observed respectively. A stronger inhibitory effect was observed in the presence of K+, Hg2+and Cu2+. Hg+ resulted in the complete loss of activity at 1mM concentrations. Activity was stimulated by Mn2+ and Ca+2, indicating that these ions had a functional role in the molecular structure of the enzyme.
A produção de protease pelo termofílico Bacillus sp cepa SMIA-2 cultivado em culturas líquidas contendo citrato trissódico alcançou o máximo em 9h, com níveis de 1,93U/mg de proteína. O microrganismo utilizou várias fontes de carbono para a produção da protease, sendo que o amido foi o melhor substrato seguido por citrato trissódico, ácido cítrico e sacarose. Entre as várias fontes de nitrogênio orgânico e inorgânico, o nitrato de amônio foi a melhor. Estudos sobre a caracterização da protease revelaram que a temperatura ótima desta enzima foi 60ºC. A enzima foi estável por 2h a 30ºC, enquanto a 40ºC and 80ºC, 14% e 84% da atividade original foram perdidas, respectivamente. O valor ótimo de pH encontrado para a enzima foi 8,0. Após a incubação da solução enzimática bruta por 24h a pH 5,5, 8,0, e 9,0 foi observado um decréscimo de em torno de 51%, 18% e 66% da sua atividade original, respectivamente. Um forte efeito inibitório foi observado na presença de K+, Hg2+, Cu2+. A presença de Hg+ resultou na perda completa da atividade da enzima na concentração de 1mM. A atividade foi estimulada pela presença do Mn2+ e Ca+2, indicando que estes íons tiveram um papel funcional na estrutura molecular da enzima.
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Protease production by thermophilic Bacillus sp strain SMIA-2 cultivated in liquid cultures containing trisodium citrate reached a maximum in 9h, with levels of 1.93U/mg protein. The microorganism utilized several carbon sources for the production of protease. Starch was the best substrate, followed by trisodium citrate, citric acid and sucrose. Among the various organic and inorganic nitrogen sources, ammonium nitrate was found to be the best. Studies on the protease characterization revealed that the optimum temperature of this enzyme was 60ºC. The enzyme was stable for 2h at 30ºC, while at 40ºC and 80ºC, 14% and 84% of the original activities were lost, respectively. The optimum pH of the enzyme was found to be 8.0. After incubation of crude enzyme solution for 24h at pH 5.5, 8.0 and 9.0, a decrease of about 51%, 18% and 66% of its original activity was observed respectively. A stronger inhibitory effect was observed in the presence of K+, Hg2+and Cu2+. Hg+ resulted in the complete loss of activity at 1mM concentrations. Activity was stimulated by Mn2+ and Ca+2, indicating that these ions had a functional role in the molecular structure of the enzyme.
A produção de protease pelo termofílico Bacillus sp cepa SMIA-2 cultivado em culturas líquidas contendo citrato trissódico alcançou o máximo em 9h, com níveis de 1,93U/mg de proteína. O microrganismo utilizou várias fontes de carbono para a produção da protease, sendo que o amido foi o melhor substrato seguido por citrato trissódico, ácido cítrico e sacarose. Entre as várias fontes de nitrogênio orgânico e inorgânico, o nitrato de amônio foi a melhor. Estudos sobre a caracterização da protease revelaram que a temperatura ótima desta enzima foi 60ºC. A enzima foi estável por 2h a 30ºC, enquanto a 40ºC and 80ºC, 14% e 84% da atividade original foram perdidas, respectivamente. O valor ótimo de pH encontrado para a enzima foi 8,0. Após a incubação da solução enzimática bruta por 24h a pH 5,5, 8,0, e 9,0 foi observado um decréscimo de em torno de 51%, 18% e 66% da sua atividade original, respectivamente. Um forte efeito inibitório foi observado na presença de K+, Hg2+, Cu2+. A presença de Hg+ resultou na perda completa da atividade da enzima na concentração de 1mM. A atividade foi estimulada pela presença do Mn2+ e Ca+2, indicando que estes íons tiveram um papel funcional na estrutura molecular da enzima.