Produção, concentração e caracterização parcial de enzimas lipolíticas de Aspergillus niger IOC 4003 em fermentação em estado sólido
| Autor: | Medeiros, Waleska Rayane Dantas Bezerra de |
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| Přispěvatelé: | Assis, Cristiane Fernandes de, Oliveira Júnior, Sérgio Dantas de, Santos, Everaldo Silvino dos, Sousa Júnior, Francisco Canindé de |
| Jazyk: | portugalština |
| Rok vydání: | 2020 |
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| Zdroj: | Repositório Institucional da UFRN Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) instacron:UFRN |
| Popis: | As lipases são enzimas com diversas aplicações nas áreas alimentícia, farmacêutica e cosmética em virtude da sua versatilidade. Os objetivos do presente estudo foram avaliar a produção de lipases de Aspergillus niger IOC 4003 por fermentação em estado sólido utilizando os substratos de baixo custo torta de algodão, farelo de trigo e óleo de vísceras de tilápia; e realizar a purificação parcial das lipases obtidas. Uma seleção das variáveis para o cultivo de A. niger foi conduzida utilizando um planejamento experimental Plackett-Burman (PPB) com 15 ensaios e 11 fatores (proporção torta de algodão/farelo de trigo, óleo de vísceras de tilápia, tempo de cultivo, pH, concentração de inóculo, umidade, glicose, ureia, extrato de levedura, KH2PO4 e MgSO4). Em seguida, realizou-se um Delineamento Composto Central Rotacional 2 3 com 19 ensaios e as variáveis mais significativas do PPB: tempo de cultivo, proporção torta de algodão/farelo de trigo e umidade. A variável resposta (atividade lipolítica) foi mensurada nos extratos enzimáticos por espectrofotometria utilizando o substrato p-nitrofenil-palmitato. As combinações de substrato com menor porcentagem de torta de algodão e maior porcentagem de farelo de trigo, bem como as condições extremas testadas de tempo de cultivo e umidade contribuíram para o incremento da atividade enzimática. A maior atividade lipolítica (0,091 U/g) foi obtida com 30% de torta de algodão, 50% de umidade e 240 horas de cultivo. Essa condição foi reproduzida com suplementação dos indutores azeite, tween 80 e triton X-100. No entanto, não houve diferença estatística entre os cultivos com e sem suplementação. O extrato enzimático bruto foi submetido à precipitação com acetona e etanol. Os maiores fatores de purificação foram verificados nas frações acetona 20% (16,0 ± 7,78), acetona 40% (4,50 ± 0,71) e etanol 20% (4,91 ± 0,17). Na fração acetona 40% foi revelada a predominância de uma banda com massa molecular de 115 kDa, sugestiva da presença de lipases. A estabilidade da fração acetona 40% contendo lipases pré-purificadas foi avaliada nos pHs 3 a 10 e nas temperaturas de 30 a 60 °C durante 6 horas. A menor estabilidade ocorreu no pH 3 mantendo atividade residual de 74,62%. Quanto à temperatura, a maior perda de atividade foi de 15,10%, que ocorreu apenas com 60 °C. Desse modo, os subprodutos torta de algodão e farelo de trigo como substrato de A. niger IOC 4003 em fermentação em estado sólido proporcionaram a produção de lipases. Além disso, a enzima precipitada com acetona 40% mostrou boa estabilidade em uma larga faixa de temperatura e pH, o que pode ser de grande interesse em processos industriais. The lipases are enzymes with various applications in the food, pharmaceutical and cosmetic areas because of their versatility. The goals of the present study were to evaluate the production of Aspergillus niger IOC 4003 lipases by solid state fermentation using low cost substrates cottonseed cake, wheat bran and tilapia viscera oil and to perform partial purification of the obtained lipases. The cultivation of A. niger was initially conducted using multivariate analysis. To select the variables with the greatest effect, Plackett-Burman (PB) experimental design was performed with 15 tests and 11 factors (cottonseed cake/wheat bran ratio, tilapia viscera oil concentration, cultivation time, pH, concentration of inoculum, moisture, glucose, urea, yeast extract, KH2PO4 and MgSO4). After a 2 3 Central Rotational Composite Design was carried out with the three most significant PB variables: cultivation time, cottonseed cake/wheat bran ratio and moisture. The response variable (lipolytic activity) was measured in the enzymatic extracts by spectrophotometry using p-nitrophenyl-palmitate. The results showed that the substrate combinations with the lowest percentage of cottonseed cake and the highest percentage of wheat bran and the tested extreme conditions of cultivation time and moisture contributed to the increase in enzymatic activity. The highest lipolytic activity (0.091 U/g) was obtained with 30% cottonseed cake, 50% moisture and 240 hours of cultivation. This condition was reproduced with supplementation of the inducers olive oil, tween 80 and triton X-100. However, there was no statistical difference with and without supplementation. The crude enzymatic extract was submitted to precipitation with acetone and ethanol. The major purification factors were found in the fractions 20% acetone (16.0 ± 7.78), 40% acetone (4.50 ± 0.71) and 20% ethanol (4.91 ± 0.17). In 40% acetone fraction also showed predominance of a band with a molecular mass of 115 kDa, suggestive of the presence of lipases. The stability of the fraction containing pre-purified lipases was evaluated at pH 3 to 10 and at temperatures from 30 to 60 °C for 6 hours. The lowest stability occurred at pH 3 maintaining a residual lipolytic activity of 74.62%. The most important loss of activity was 15.10%, which occurred only at 60 °C. Therefore, low cost substrates cottonseed cake and wheat bran as substrates of A. niger IOC 4003 in solid state fermentation provided the production of pre-purified lipases with good stability at temperatures and pHs, which can be of great interest in several industrial processes. |
| Databáze: | OpenAIRE |
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