Modulating the production of xylanase by Bacillus pumilus BS131 through optimization using waste fiber sludge / Modulando a produção de xilanase por Bacillus pumilus BS131 por meio da otimização usando lodo de fibra residual

In recent days, cheapest alternative carbon source for fermentation purpose is desirable to minimize production cost. Xylanases have become attractive enzymes as their potential in bio-bleaching of pulp and paper industry. The objective of the present study was to identify the potential ability on the xylanase production by locally isolated Bacillus pumilus BS131 by using waste fiber sludge and wheat bran media under submerged fermentation. Culture growth conditions were optimized to obtain significant amount of xylanase. Maximum xylanase production was recorded after 72 hours of incubation at 30 °C and 7 pH with 4.0% substrate concentration. In the nutshell, the production of xylanase using inexpensive waste fiber sludge and wheat-bran as an alternative in place of expensive xylan substrate was more cost effective and environment friendly.

Nos últimos dias, a fonte alternativa de carbono mais barata para fins de fermentação é desejável para minimizar o custo de produção. As xilanases têm se tornado enzimas atraentes como seu potencial no biobranqueamento da indústria de papel e celulose. O objetivo do presente estudo foi identificar a capacidade potencial na produção de xilanase por Bacillus pumilus BS131 isolado localmente usando lodo de fibra residual e farelo de trigo em meio de fermentação submersa. As condições de crescimento da cultura foram otimizadas para obter uma quantidade significativa de xilanase. A produção máxima de xilanase foi registrada após 72 horas de incubação a 30 °C e pH 7 com concentração de substrato de 4,0%. Resumindo, a produção de xilanase usando lodo de fibra residual de baixo custo e farelo de trigo como uma alternativa no lugar do substrato de xilano caro foi mais econômica e ecológica.

Modulating the production of xylanase by Bacillus pumilus BS131 through optimization using waste fiber sludge

Abstract In recent days, cheapest alternative carbon source for fermentation purpose is desirable to minimize production cost. Xylanases have become attractive enzymes as their potential in bio-bleaching of pulp and paper industry. The objective of the present study was to identify the potential ability on the xylanase production by locally isolated Bacillus pumilus BS131 by using waste fiber sludge and wheat bran media under submerged fermentation. Culture growth conditions were optimized to obtain significant amount of xylanase. Maximum xylanase production was recorded after 72 hours of incubation at 30 °C and 7 pH with 4.0% substrate concentration. In the nutshell, the production of xylanase using inexpensive waste fiber sludge and wheat-bran as an alternative in place of expensive xylan substrate was more cost effective and environment friendly.

Resumo Nos últimos dias, a fonte alternativa de carbono mais barata para fins de fermentação é desejável para minimizar o custo de produção. As xilanases têm se tornado enzimas atraentes como seu potencial no biobranqueamento da indústria de papel e celulose. O objetivo do presente estudo foi identificar a capacidade potencial na produção de xilanase por Bacillus pumilus BS131 isolado localmente usando lodo de fibra residual e farelo de trigo em meio de fermentação submersa. As condições de crescimento da cultura foram otimizadas para obter uma quantidade significativa de xilanase. A produção máxima de xilanase foi registrada após 72 horas de incubação a 30 °C e pH 7 com concentração de substrato de 4,0%. Resumindo, a produção de xilanase usando lodo de fibra residual de baixo custo e farelo de trigo como uma alternativa no lugar do substrato de xilano caro foi mais econômica e ecológica.

Modulating the production of xylanase by Bacillus pumilus BS131 through optimization using waste fiber sludge / Modulando a produção de xilanase por Bacillus pumilus BS131 por meio da otimização usando lodo de fibra residual

Abstract In recent days, cheapest alternative carbon source for fermentation purpose is desirable to minimize production cost. Xylanases have become attractive enzymes as their potential in bio-bleaching of pulp and paper industry. The objective of the present study was to identify the potential ability on the xylanase production by locally isolated Bacillus pumilus BS131 by using waste fiber sludge and wheat bran media under submerged fermentation. Culture growth conditions were optimized to obtain significant amount of xylanase. Maximum xylanase production was recorded after 72 hours of incubation at 30 °C and 7 pH with 4.0% substrate concentration. In the nutshell, the production of xylanase using inexpensive waste fiber sludge and wheat-bran as an alternative in place of expensive xylan substrate was more cost effective and environment friendly.

Resumo Nos últimos dias, a fonte alternativa de carbono mais barata para fins de fermentação é desejável para minimizar o custo de produção. As xilanases têm se tornado enzimas atraentes como seu potencial no biobranqueamento da indústria de papel e celulose. O objetivo do presente estudo foi identificar a capacidade potencial na produção de xilanase por Bacillus pumilus BS131 isolado localmente usando lodo de fibra residual e farelo de trigo em meio de fermentação submersa. As condições de crescimento da cultura foram otimizadas para obter uma quantidade significativa de xilanase. A produção máxima de xilanase foi registrada após 72 horas de incubação a 30 °C e pH 7 com concentração de substrato de 4,0%. Resumindo, a produção de xilanase usando lodo de fibra residual de baixo custo e farelo de trigo como uma alternativa no lugar do substrato de xilano caro foi mais econômica e ecológica.

Modulating the production of xylanase by Bacillus pumilus BS131 through optimization using waste fiber sludge / Modulando a produção de xilanase por Bacillus pumilus BS131 por meio da otimização usando lodo de fibra residual

In recent days, cheapest alternative carbon source for fermentation purpose is desirable to minimize production cost. Xylanases have become attractive enzymes as their potential in bio-bleaching of pulp and paper industry. The objective of the present study was to identify the potential ability on the xylanase production by locally isolated Bacillus pumilus BS131 by using waste fiber sludge and wheat bran media under submerged fermentation. Culture growth conditions were optimized to obtain significant amount of xylanase. Maximum xylanase production was recorded after 72 hours of incubation at 30 °C and 7 pH with 4.0% substrate concentration. In the nutshell, the production of xylanase using inexpensive waste fiber sludge and wheat-bran as an alternative in place of expensive xylan substrate was more cost effective and environment friendly.(AU)

Nos últimos dias, a fonte alternativa de carbono mais barata para fins de fermentação é desejável para minimizar o custo de produção. As xilanases têm se tornado enzimas atraentes como seu potencial no biobranqueamento da indústria de papel e celulose. O objetivo do presente estudo foi identificar a capacidade potencial na produção de xilanase por Bacillus pumilus BS131 isolado localmente usando lodo de fibra residual e farelo de trigo em meio de fermentação submersa. As condições de crescimento da cultura foram otimizadas para obter uma quantidade significativa de xilanase. A produção máxima de xilanase foi registrada após 72 horas de incubação a 30 °C e pH 7 com concentração de substrato de 4,0%. Resumindo, a produção de xilanase usando lodo de fibra residual de baixo custo e farelo de trigo como uma alternativa no lugar do substrato de xilano caro foi mais econômica e ecológica.(AU)

Produção e purificação integrada de protease fibrinolítica de Mucor subtilissimus UCP 1262 / Integrated production and purification of fibrinolytic protease from Mucor subtilissimus UCP 1262

As enzimas fibrinolíticas podem ser obtidas de micro-organismos por meio de processos fermentativos. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a produção e extração integrada da protease fibrinolítica de Mucor subtilissimus UCP 1262 usando sistema de duas fases aquosas (SDFA). O processo integrado foi realizado para avaliar a produção, partição e recuperação da protease fibrinolítica, segundo planejamento experimental 23, utilizando como variáveis independentes a massa molar do polietileno glicol (PEG), a concentração do PEG e a concentração do sulfato de sódio. A maior atividade fibrinolítica (15,40U/mL) foi obtida na fase rica em sulfato de sódio no ensaio composto por 10% de sal e 18% de PEG 8000 (g/mol). Recuperações superiores a 80% foram obtidas. A protease fibrinolítica apresentou pH ótimo 7,0, estabilidade entre os pH 6,0 e 8,5, temperatura ótima 50°C, sendo estável de 10°C a 50°C. A enzima foi classificada como uma serino protease, com massa molecular de 52kDa. Como resultado, o processo é notavelmente eficaz para pré-purificar a protease fibrinolítica com baixo custo e rapidez significativa. Quando comparada a outras técnicas de produção e purificação isoladas, a fermentação extrativa é um processo digno a ser substituto das etapas iniciais de separação convencionais.(AU)

Fibrinolytic enzymes can be obtained from microorganisms through fermentative processes. The study aimed to evaluate the fibrinolytic protease production and integrated extraction from Mucor subtilissimus UCP 1262 by extractive fermentation using Aqueous Two-Phase Systems (ATPS). The integrated process was carried out to assess the production, partition and fibrinolytic enzyme recovery, according to a 2 3 -experimental design, using as independent variables Polyethylene glycol (PEG) molar mass, PEG and sodium sulphate concentration, concentration. The highest fibrinolytic activity (15.40U/mL) was obtained in sodium sulfate rich phase in the assay comprising of 10% of salt and 18% of PEG 8000 (g/mol). Yield greater than 80% was obtained. The fibrinolytic protease presented optimum pH 7.0 and stability between pH 6.0 and 8.5, and optimum temperature 50°C, stable between 10°C to 50°C. The enzyme was classified as a serine-protease with 52kDa of molecular weight. As a result, the process is remarkably effective to pre-purify the fibrinolytic protease with a low cost and significantly faster processing time. When compared to other isolated production and purification techniques the extractive fermentation is worthy of being a candidate to replace the initial stages of conventional separation processes.(AU)

Produção e purificação integrada de protease fibrinolítica de Mucor subtilissimus UCP 1262 / Integrated production and purification of fibrinolytic protease from Mucor subtilissimus UCP 1262

As enzimas fibrinolíticas podem ser obtidas de micro-organismos por meio de processos fermentativos. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a produção e extração integrada da protease fibrinolítica de Mucor subtilissimus UCP 1262 usando sistema de duas fases aquosas (SDFA). O processo integrado foi realizado para avaliar a produção, partição e recuperação da protease fibrinolítica, segundo planejamento experimental 23, utilizando como variáveis independentes a massa molar do polietileno glicol (PEG), a concentração do PEG e a concentração do sulfato de sódio. A maior atividade fibrinolítica (15,40U/mL) foi obtida na fase rica em sulfato de sódio no ensaio composto por 10% de sal e 18% de PEG 8000 (g/mol). Recuperações superiores a 80% foram obtidas. A protease fibrinolítica apresentou pH ótimo 7,0, estabilidade entre os pH 6,0 e 8,5, temperatura ótima 50°C, sendo estável de 10°C a 50°C. A enzima foi classificada como uma serino protease, com massa molecular de 52kDa. Como resultado, o processo é notavelmente eficaz para pré-purificar a protease fibrinolítica com baixo custo e rapidez significativa. Quando comparada a outras técnicas de produção e purificação isoladas, a fermentação extrativa é um processo digno a ser substituto das etapas iniciais de separação convencionais.(AU)

Fibrinolytic enzymes can be obtained from microorganisms through fermentative processes. The study aimed to evaluate the fibrinolytic protease production and integrated extraction from Mucor subtilissimus UCP 1262 by extractive fermentation using Aqueous Two-Phase Systems (ATPS). The integrated process was carried out to assess the production, partition and fibrinolytic enzyme recovery, according to a 2 3 -experimental design, using as independent variables Polyethylene glycol (PEG) molar mass, PEG and sodium sulphate concentration, concentration. The highest fibrinolytic activity (15.40U/mL) was obtained in sodium sulfate rich phase in the assay comprising of 10% of salt and 18% of PEG 8000 (g/mol). Yield greater than 80% was obtained. The fibrinolytic protease presented optimum pH 7.0 and stability between pH 6.0 and 8.5, and optimum temperature 50°C, stable between 10°C to 50°C. The enzyme was classified as a serine-protease with 52kDa of molecular weight. As a result, the process is remarkably effective to pre-purify the fibrinolytic protease with a low cost and significantly faster processing time. When compared to other isolated production and purification techniques the extractive fermentation is worthy of being a candidate to replace the initial stages of conventional separation processes.(AU)

A biotechnology perspective of fungal proteases

Proteases hydrolyze the peptide bonds of proteins into peptides and amino acids, being found in all living organisms, and are essential for cell growth and differentiation. Proteolytic enzymes have potential application in a wide number of industrial processes such as food, laundry detergent and pharmaceutical. Proteases from microbial sources have dominated applications in industrial sectors. Fungal proteases are used for hydrolyzing protein and other components of soy beans and wheat in soy sauce production. Proteases can be produced in large quantities in a short time by established methods of fermentation. The parameters such as variation in C/N ratio, presence of some sugars, besides several other physical factors are important in the development of fermentation process. Proteases of fungal origin can be produced cost effectively, have an advantage faster production, the ease with which the enzymes can be modified and mycelium can be easily removed by filtration. The production of proteases has been carried out using submerged fermentation, but conditions in solid state fermentation lead to several potential advantages for the production of fungal enzymes. This review focuses on the production of fungal proteases, their distribution, structural-functional aspects, physical and chemical parameters, and the use of these enzymes in industrial applications.(AU)

Aspergellus niger como produtor de enzimas celuloliticas a partir farelo de cacau (theobroma cacao) / Aspergellus niger as a producer of cellulolytic enzymes from cocoa (Theobroma cacao) meal

O objetivo deste trabalho foi estudar a aplicação do fungo Aspergillus niger como produtor das enzimas celulolíticas CMCase, FPase e Xilanase, através da fermentação em estado sólido de cacau (Theobroma cacao). Avaliaram-se o efeito do tempo de fermentação (24, 72, e 120 horas) e da atividade de água (0,963; 0,976 e 0,983) sobre a produção das enzimas. As fermentações foram realizadas a 30º C em estufa bacteriológica. A otimização das condições ideais para produção de enzimas foi realizada a partir da Metodologia de Superfície de Resposta (MSR). Estatisticamente, as melhores atividades para a CMCase obtidas foram 14,18 U/mL em 0,972 aw e 70,07 horas de fermentação, para a FPase 7,51 U/mL 0,974 aw 80,56 horas e para a Xilanase foi 11,86 U/mL 0,971 aw e 64,24 horas.

Aspergellus niger as a producer of cellulolytic enzymes from cocoa (Theobroma cacao) meal. The aim of this work was to study the application of the fungus Aspergillus niger as a producer of the cellulolytic enzymes CMCase, FPase and Xylanase by solid-state fermentation of cocoa (Theobroma cacao). We evaluated the effect of fermentation time (24, 72, and 120 hours) and water activity (0.963, 0.976 and 0.983) on the production of enzymes. Fermentations were performed at 30º C in a bacteriological incubator. The optimization of ideal conditions for enzyme production was carried out using the response surface methodology (RSM). Statistically, the best activity obtained for CMCase was 14.18 U/mL at aw 0.972 and 70.07 hours fermentation, for FPase it was 7.51 U/mL at 0.974 aw and 80.56 hours, while for Xylanase was 11.86 U/mL at aw 0.971 and 64.24 hours.

Aspergellus niger como produtor de enzimas celuloliticas a partir farelo de cacau (theobroma cacao) / Aspergellus niger as a producer of cellulolytic enzymes from cocoa (Theobroma cacao) meal

O objetivo deste trabalho foi estudar a aplicação do fungo Aspergillus niger como produtor das enzimas celulolíticas CMCase, FPase e Xilanase, através da fermentação em estado sólido de cacau (Theobroma cacao). Avaliaram-se o efeito do tempo de fermentação (24, 72, e 120 horas) e da atividade de água (0,963; 0,976 e 0,983) sobre a produção das enzimas. As fermentações foram realizadas a 30º C em estufa bacteriológica. A otimização das condições ideais para produção de enzimas foi realizada a partir da Metodologia de Superfície de Resposta (MSR). Estatisticamente, as melhores atividades para a CMCase obtidas foram 14,18 U/mL em 0,972 aw e 70,07 horas de fermentação, para a FPase 7,51 U/mL 0,974 aw 80,56 horas e para a Xilanase foi 11,86 U/mL 0,971 aw e 64,24 horas. (AU)

Aspergellus niger as a producer of cellulolytic enzymes from cocoa (Theobroma cacao) meal. The aim of this work was to study the application of the fungus Aspergillus niger as a producer of the cellulolytic enzymes CMCase, FPase and Xylanase by solid-state fermentation of cocoa (Theobroma cacao). We evaluated the effect of fermentation time (24, 72, and 120 hours) and water activity (0.963, 0.976 and 0.983) on the production of enzymes. Fermentations were performed at 30º C in a bacteriological incubator. The optimization of ideal conditions for enzyme production was carried out using the response surface methodology (RSM). Statistically, the best activity obtained for CMCase was 14.18 U/mL at aw 0.972 and 70.07 hours fermentation, for FPase it was 7.51 U/mL at 0.974 aw and 80.56 hours, while for Xylanase was 11.86 U/mL at aw 0.971 and 64.24 hours. (AU)

Application of microbial -amylase in industry - A review

Amylases are one of the main enzymes used in industry. Such enzymes hydrolyze the starch molecules into polymers composed of glucose units. Amylases have potential application in a wide number of industrial processes such as food, fermentation and pharmaceutical industries. -Amylases can be obtained from plants, animals and microorganisms. However, enzymes from fungal and bacterial sources have dominated applications in industrial sectors. The production of -amylase is essential for conversion of starches into oligosaccharides. Starch is an important constituent of the human diet and is a major storage product of many economically important crops such as wheat, rice, maize, tapioca, and potato. Starch-converting enzymes are used in the production of maltodextrin, modified starches, or glucose and fructose syrups. A large number of microbial -amylases has applications in different industrial sectors such as food, textile, paper and detergent industries. The production of -amylases has generally been carried out using submerged fermentation, but solid state fermentation systems appear as a promising technology. The properties of each -amylase such as thermostability, pH profile, pH stability, and Ca-independency are important in the development of fermentation process. This review focuses on the production of bacterial and fungal -amylases, their distribution, structural-functional aspects, physical and chemical parameters, and the use of these enzymes in industrial applications.

Protease production and molecular characterization of a protease dipeptidyl-aminopeptidase gene from different strains of Sordaria fimicola / Produção de protease e caracterização molecular de um gene de protease - DPAP (dipeptidil-aminopeptidase) de diferentes cepas de Sordaria fimicola

The current research was designed to reach extracellular protease production potential in different strains of Sordaria fimicola which were previously obtained from Dr. Lamb (Imperial College, London) from North Facing Slope and South Facing Slope of Evolution Canyon. After initial and secondary screening, two hyper-producers strains S2 and N6 were selected for submerged fermentation and cultural conditions including temperature, pH, incubation period, inoculum size, substrate concentration, and different carbon and nitrogen sources were optimized for enzyme production. S2 strain showed maximum protease production of 3.291 U/mL after 14 days of incubation at 30 °C with 7 pH, 1% substrate concentration and 1 mL inoculum, While N6 strain showed maximum protease production of 1.929 U/mL under fermentation optimized conditions. Another aim of the present research was to underpin the biodiversity of genetics and post-translational modifications (PTMs) of protease DPAP (peptidyl-aminopeptidase) in Sordaria fimicola. Five polymorphic sites were observed in amino acid sequence of S. fimicola strains with reference to Neurospora crassa. PTMs prediction from bioinformatics tools predicted 38 phosphorylation sites on serine residues for protease peptidyl-aminopeptidase in S1 strain of S. fimicola while 45 phosphorylation sites on serine in N7 strain and 47 serine phosphorylation modifications were predicted in N. crassa. Current research gave an insight that change in genetic makeup effected PTMs which ultimately affected the production of protease enzyme in different strains of same organism (S. fimicola). The production and molecular data of the research revealed that environmental stress has strong effects on the specific genes through mutations which may cause genetic diversity. S. fimicola is non- pathogenic fungus and has a short life cycle. This fungus can be chosen to produce protease enzyme on a commercial scale.

A pesquisa atual foi projetada para alcançar o potencial de produção de protease extracelular em diferentes cepas de Sordaria fimicola que foram previamente obtidas do Dr. Lamb (Imperial College, Londres) de North Facing Slope e South Facing Slope de Evolution Canyon. Após a triagem inicial e secundária, duas cepas hiperprodutoras S2 e N6 foram selecionadas para fermentação submersa e condições culturais, incluindo temperatura, pH, período de incubação, tamanho do inóculo, concentração de substrato, e diferentes fontes de carbono e nitrogênio foram otimizadas para produção de enzima. A cepa S2 apresentou produção máxima de protease de 3,291 U/mL após 14 dias de incubação a 30 °C com pH 7, concentração de substrato de 1% e inóculo de 1 mL, enquanto a cepa N6 apresentou produção máxima de protease de 1,929 U/mL em condições otimizadas de fermentação. Outro objetivo da presente pesquisa foi sustentar a biodiversidade da genética e modificações pós-tradicionais (PTMs) da protease DPAP (peptidil-aminopeptidase) em Sordaria fimicola. Cinco sítios polimórficos foram observados na sequência de aminoácidos de cepas de S. fimicola com referência a Neurospora crassa. A previsão de PTMs a partir de ferramentas de bioinformática previu 38 locais de fosforilação em resíduos de serina para protease peptidil-aminopeptidase na cepa S1 de S. fimicola, enquanto 45 locais de fosforilação em serina na cepa N7 e 47 modificações de fosforilação de serina foram previstas em N. crassa. A pesquisa atual deu uma ideia de que a mudança na composição genética afetou os PTMs que, em última análise, afetaram a produção da enzima protease em diferentes cepas do mesmo organismo (S. fimicola). A produção e os dados moleculares da pesquisa revelaram que o estresse ambiental tem fortes efeitos sobre genes específicos por meio de mutações que podem causar diversidade genética. S. fimicola é um fungo não patogênico e tem um ciclo de vida curto. Esse fungo pode ser escolhido para produzir enzima protease em escala comercial.