Collagenase from smooth weakfish: extraction, partial purification, characterization and collagen specificity test for industrial application / Colagenase de pescada branca: extração, purificação parcial, caracterização e teste de especificidade ao colágeno para aplicação industrial

ABSTRACT

Fish processing residues are rich sources of biomolecules with industrial potential, such as enzymes with collagenolytic properties applied in the pharmaceutical, textile and leather sectors. Here, collagenolytic serine proteases were partially purified from the waste (viscera) of smooth weakfish Cynoscion leiarchus and characterized for the purpose of obtaining a value-added product from fisheries resources. The higher activity of the enzyme (72.5 U mL-1) was verified in optimal temperature and pH of 55oC and 8.0, respectively. The enzyme was stable in wide ranges of temperature (25-60oC) and pH (6.5 to 11.5). The ions Ca2+ and Mg2+ increased the protease activity, whilst Pb2+, Al3+ and Cu2+ had an inhibitory effect, as observed in the presence of Benzamidine and TLCK (inhibitors of serine proteases). Hydrolysis was detected after 48 hours, when the enzyme and bovine collagen type I were incubated together. Thus, digestive viscera of C. leiarchus is suggested as an alternative source of enzymes capable of cleaving type I collagen, with similar biochemical properties to bacterial collagenases commonly employed in industrial processes, reducing costs, adding value to the fisheries product and minimizing the environmental impact caused by its waste.

RESUMO

Resíduos do processamento do pescado são fontes ricas em biomoléculas com potencial industrial, como as enzimas com propriedades colagenolíticas empregadas nos segmentos farmacêuticos, têxteis e de couro. No presente trabalho, serino-proteases colagenolíticas dos resíduos (vísceras) do processamento de pescada-branca, Cynoscion leiarchus, foram parcialmente purificadas e caracterizadas, visando à obtenção de um produto de valor agregado, maximizando o aproveitamento de recursos pesqueiros. A atividade da melhor etapa de extração foi 72,5 U mL- 1 , com temperatura e pH ótimos de 55oC e 8.0, respectivamente. A enzima manteve-se estável em faixas amplas de temperatura (25-60oC) e pH (6,5-11,5). Os íons Ca2+ e Mg2+ aumentaram a atividade proteolítica, ao passo que Pb2+, Al3+ e Cu2+ inibiram essa atividade assim como os inibidores de serino-proteases (Benzamidina e TLCK). A hidrólise foi detectada após 48h de incubação com colágeno bovino tipo I. Assim, sugere-se vísceras digestivas de C. leiarchus como fonte alternativa para o fornecimento de enzimas com capacidade de clivar o colágeno do tipo I e com propriedades bioquímicas semelhantes às colagenases bacterianas já empregadas nas etapas de processamento industrial, como forma de redução de custo, agregação de valor ao produto pesqueiro e contribuindo para minimizar o impacto ambiental deste tipo de resíduo.