RESUMO
Cellulosimicrobium cellulans is one of the microorganisms that produces a wide variety of yeast cell walldegradingenzymes, β-1,3-glucanase, protease and chitinase. Dried cells of Saccharomyces cerevisiae were used as carbon and nitrogen source for cell growth and protease production. The medium components KH2PO4, KOH and dried yeast cells showed a significant effect (p<0.05) on the factorial fractional design. A second design was prepared using two factors: pH and percentage of dried yeast cells. The results showedthat the culture medium for the maximum production of protease was 0.2 g/l of MgSO4.7H2O, 2.0 g/l of(NH4)2SO4 and 8% of dried yeast cells in 0.15M phosphate buffer at pH 8.0. The maximum alkaline protease production was 7.0 ± 0.27 U/ml over the center point. Crude protease showed best activity at 50ºC and pH 7.0-8.0, and was stable at 50ºC.
Cellulosimicrobium cellulans é um microrganismo que produz uma variedade de enzimas que hidrolisam a parede celular de leveduras: β-1,3-glucanase, protease e quitinase. Célulasdesidratadas de Saccharomyces cerevisiae foram usadas como fonte de carbono e nitrogênio para o crescimento celular e produção de protease. Os componentes do meio de cultura: KH2PO4, KOH e células de levedura desidratadas mostraram efeitos significativos (p<0,05) no planejamento experimental fracionário. Um segundo planejamento foi preparado usandodois fatores: pH e porcentagem de células de levedura desidratadas. Os resultados mostraram que o meio de cultura para a produção máxima de protease foi 0,2 g/L de MgSO4.7H2O;2,0 g/L de (NH4)2SO4 e 8% de células de levedura desidratadas em tampão fosfato 0,15M e pH 8,0. A produção máxima de protease alcalina foi 7,0 ± 0,27 U/mL no ponto central. A proteasebruta apresentou atividade ótima a 50ºC e pH 7,0-8,0; e foi estável a 50ºC.
Assuntos
Actinobacteria/enzimologia , Actinobacteria/isolamento & purificação , Crescimento Celular , Parede Celular , Meios de Cultura/análise , Peptídeo Hidrolases/análise , Peptídeo Hidrolases/isolamento & purificação , Métodos , MétodosRESUMO
Cellulosimicrobium cellulans is one of the microorganisms that produces a wide variety of yeast cell wall-degrading enzymes, -1,3-glucanase, protease and chitinase. Dried cells of Saccharomyces cerevisiae were used as carbon and nitrogen source for cell growth and protease production. The medium components KH2PO4, KOH and dried yeast cells showed a significant effect (p 0.05) on the factorial fractional design. A second design was prepared using two factors: pH and percentage of dried yeast cells. The results showed that the culture medium for the maximum production of protease was 0.2 g/l of MgSO4.7H2O, 2.0 g/l of (NH4)2SO4 and 8% of dried yeast cells in 0.15M phosphate buffer at pH 8.0. The maximum alkaline protease production was 7.0 ± 0.27 U/ml over the center point. Crude protease showed best activity at 50°C and pH 7.0-8.0, and was stable at 50°C.
Cellulosimicrobium cellulans é um microrganismo que produz uma variedade de enzimas que hidrolisam a parede celular de leveduras: -1,3-glucanase, protease e quitinase. Células desidratadas de Saccharomyces cerevisiae foram usadas como fonte de carbono e nitrogênio para o crescimento celular e produção de protease. Os componentes do meio de cultura: KH2PO4, KOH e células de levedura desidratadas mostraram efeitos significativos (p 0,05) no planejamento experimental fracionário. Um segundo planejamento foi preparado usando dois fatores: pH e porcentagem de células de levedura desidratadas. Os resultados mostraram que o meio de cultura para a produção máxima de protease foi 0,2 g/L de MgSO4.7H2O; 2,0 g/L de (NH4)2SO4 e 8% de células de levedura desidratadas em tampão fosfato 0,15M e pH 8,0. A produção máxima de protease alcalina foi 7,0 ± 0,27 U/mL no ponto central. A protease bruta apresentou atividade ótima a 50 °C e pH 7,0-8,0; e foi estável a 50°C.
RESUMO
In recent years, xylanases have expanded their use in many processing industries, such as pulp and paper, food and textile. Thermomyces lanuginosus IOC-4145 was able to produce a very high level of cellulase-free xylanase in shaken cultures using corncob as substrate (500 U/mL). An optimization of the medium composition in submerged fermentation was carried out aiming at a low cost medium composition for enzyme production. Statistical experiment design was employed for this purpose, pointing out corncob as the most important parameter, which affects enzyme production. Additionally, the influence of several chemicals on xylanase activity was investigated in the crude extract. A slight stimulation of the enzyme (5-15%) was achieved with NaCl and urea, both at 3 and 5 mM of concentration. On the other hand, dithiothreitol and beta-mercaptoethanol at a molarity of 5mM have caused a strong stimulation of the enzyme (40-53%). The crude xylanase displayed appreciable thermostability, retaining almost 50% of activity during 24 hours of incubation at 50ºC; about 50% of activity was present at 60ºC even after 4 hours of incubation. The enzyme also exhibited good storage stability at -20ºC without any stabilizing agent.
Nos últimos anos tem crescido o uso de xilanases em muitas indústrias, tais como polpa e papel, alimentos e têxtil. Thermomyces lanuginosus IOC-4145 foi capaz de produzir um alto nível de xilanase livre de celulase em culturas agitadas usando sabugo de milho como substrato (500 U/mL). Procedeu-se, inicialmente, à otimização da composição do meio de produção em fermentação submersa, com o intuito de alcançar uma composição de meio de produção de baixo custo para produção da enzima. Para este propósito, utilizou-se planejamento estatístico de experimentos. O sabugo de milho revelou-se como a mais importante variável que afeta a produção enzimática. Adicionalmente, a influência de vários reagentes na atividade xilanásica foi investigada no extrato bruto. Um pequeno estímulo na atividade enzimática (5-15%) foi observado para NaCl e uréia, ambos nas concentrações de 3 e 5 mM. Por outro lado, ditiotreitol e beta-mercaptoetanol 5mM causaram um grande estímulo na atividade xilanásica (40-53%). A xilanase produzida apresentou apreciável termoestabilidade, retendo quase 50% da atividade inicial durante 24 horas de incubação a 50ºC e, aproximadamente, 50% da atividade foram mantidos a 60ºC, mesmo após 4 horas de incubação. A enzima também exibiu boa estabilidade à estocagem a -20ºC na ausência de qualquer agente estabilizante.