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 de enzimas por fungos filamentosos / Production of enzymes by filamental fungi

Estudos utilizando fungos endofíticos como produtores de metabólitos secundários de interesse biotecnológico vem sendo explorados. Assim, o presente trabalho objetivou avaliar a produção de enzimas por fungos filamentosos endofíticos, sendo escolhida a cepa 50 (C50), proveniente da coleção de cultura do Laboratório de Produtos Naturais e Biotecnologia (LPNBio) da UESB. A produção das enzimas amilase, celulase, invertase, lipase e poligalacturonase foi avaliada pelo o índice enzimático, atividade enzimática e verificado o tempo de fermentação de maior produtividade. Com exceção da invertase, a C50 apresentou atividade para as demais enzimas, destaque para lipase e poligalacturonase no tempo de 96 horas de fermentação. Estes resultados mostraram que a C50 tem potencial para ser explorada como produtora de enzimas.(AU)

Produção de enzimas por fungos filamentosos / Production of enzymes by filamental fungi

Estudos utilizando fungos endofíticos como produtores de metabólitos secundários de interesse biotecnológico vem sendo explorados. Assim, o presente trabalho objetivou avaliar a produção de enzimas por fungos filamentosos endofíticos, sendo escolhida a cepa 50 (C50), proveniente da coleção de cultura do Laboratório de Produtos Naturais e Biotecnologia (LPNBio) da UESB. A produção das enzimas amilase, celulase, invertase, lipase e poligalacturonase foi avaliada pelo o índice enzimático, atividade enzimática e verificado o tempo de fermentação de maior produtividade. Com exceção da invertase, a C50 apresentou atividade para as demais enzimas, destaque para lipase e poligalacturonase no tempo de 96 horas de fermentação. Estes resultados mostraram que a C50 tem potencial para ser explorada como produtora de enzimas.

Produção e caracterização de protease fibrinolítica de Streptomyces parvulus DPUA 1573 / Production and characterization of fibrinolytic protease from Streptomyces parvulus DPUA 1573

As proteases fibrinolíticas são capazes de degradar coágulos de fibrina formados dentro dos vasos sanguíneos, evitando a trombose intravascular. Em animais, a tromboflebite, que acomete frequentemente os equinos, ocasiona, em seus casos graves, a obstrução jugular e também um edema de laringe, derivando a obstrução das vias aéreas, o que possibilita um edema cerebral, ocorrendo o óbito do animal. Devido ao fato de o tratamento ser de custo elevado, faz-se necessária a investigação de outras fontesde proteases fibrinolíticas com custos menores e com menos efeitos colaterais. Diante disso, este estudo tem como objetivo produzir e caracterizar proteases fibrinolíticas obtidas de Streptomyces parvulus DPUA 1573. Para produção da enzima, foi utilizado um planejamento fatorial 24 avaliando a concentração da farinha de soja (0,5, 1,0 e 1,5%) e da glicose (0, 0,5 e 1,0g/L), temperatura (28, 32 e 37ºC) e agitação (150, 200 e 250rpm) sobre a biomassa e a atividade fibrinolítica. Pode-se verificar que a protease fibrinolítica apresentou atividade máxima (835U/mL) nas condições de concentração de 1,5% de soja, 1g/L de glicose, 28°C e 150rpm com 48 horas de fermentação. A protease fibrinolítica obtida teve temperatura e pH ótimos de 55°C e pH 9,0, respectivamente. A atividade enzimática foi inibida pelo EDTA, pelo íon Fe2+ e pelo SDS, o que indicou a enzima ser uma metaloprotease. A linhagem Streptomyces parvulus DPUA 1573 foi capaz de produzir protease fibrinolítica, possuindo características bioquímicas favoráveis à aplicação na medicina veterinária e possivelmente humana.(AU)

Fibrinolytic proteases are able to degrade fibrin clot formed in the blood vessel, avoiding intravascular thrombosis. In animals, thrombophlebitis often affects horses, and in severe cases causes obstruction of the jugular and laryngeal edema leading to airway obstruction allowing cerebral edema resulting in the death of the animal. Since treatment is costly, the investigation of other sources of fibrinolytic proteases at lower cost and with fewer side effects is needed. Thus, this study aims to produce and characterize fibrinolytic proteases from Streptomyces parvulus DPUA 1573. For enzyme production, a factorial design was performed to evaluate 24 soybean flour concentration (0.5, 1.0 and 1.5%) and glucose (0, 0.5 and 1.0g/L), temperature (28, 32 and 37°C) and agitation (150, 200 and 250rpm) on biomass and fibrinolytic activity. Fibrinolytic protease showed maximum activity (835 U/mL) under these conditions: 1.5% soybean flour, 1g/L glucose, 28°C, and 150rpm 48 hours of fermentation. The optimal temperature was 55°C and optimal pH was 9.0. Fibrinolytic protease activity was inhibited by EDTA, the ion Fe2+, and by SDS, which indicated that the enzyme is a metallo-protease. The strain Streptomyces parvulus DPUA 1573 was able to produce fibrinolytic protease with biochemical characteristics favorable for application in veterinary and human medicine.(AU)

Produção e caracterização de protease fibrinolítica de Streptomyces parvulus DPUA 1573 / Production and characterization of fibrinolytic protease from Streptomyces parvulus DPUA 1573

As proteases fibrinolíticas são capazes de degradar coágulos de fibrina formados dentro dos vasos sanguíneos, evitando a trombose intravascular. Em animais, a tromboflebite, que acomete frequentemente os equinos, ocasiona, em seus casos graves, a obstrução jugular e também um edema de laringe, derivando a obstrução das vias aéreas, o que possibilita um edema cerebral, ocorrendo o óbito do animal. Devido ao fato de o tratamento ser de custo elevado, faz-se necessária a investigação de outras fontesde proteases fibrinolíticas com custos menores e com menos efeitos colaterais. Diante disso, este estudo tem como objetivo produzir e caracterizar proteases fibrinolíticas obtidas de Streptomyces parvulus DPUA 1573. Para produção da enzima, foi utilizado um planejamento fatorial 24 avaliando a concentração da farinha de soja (0,5, 1,0 e 1,5%) e da glicose (0, 0,5 e 1,0g/L), temperatura (28, 32 e 37ºC) e agitação (150, 200 e 250rpm) sobre a biomassa e a atividade fibrinolítica. Pode-se verificar que a protease fibrinolítica apresentou atividade máxima (835U/mL) nas condições de concentração de 1,5% de soja, 1g/L de glicose, 28°C e 150rpm com 48 horas de fermentação. A protease fibrinolítica obtida teve temperatura e pH ótimos de 55°C e pH 9,0, respectivamente. A atividade enzimática foi inibida pelo EDTA, pelo íon Fe2+ e pelo SDS, o que indicou a enzima ser uma metaloprotease. A linhagem Streptomyces parvulus DPUA 1573 foi capaz de produzir protease fibrinolítica, possuindo características bioquímicas favoráveis à aplicação na medicina veterinária e possivelmente humana.(AU)

Fibrinolytic proteases are able to degrade fibrin clot formed in the blood vessel, avoiding intravascular thrombosis. In animals, thrombophlebitis often affects horses, and in severe cases causes obstruction of the jugular and laryngeal edema leading to airway obstruction allowing cerebral edema resulting in the death of the animal. Since treatment is costly, the investigation of other sources of fibrinolytic proteases at lower cost and with fewer side effects is needed. Thus, this study aims to produce and characterize fibrinolytic proteases from Streptomyces parvulus DPUA 1573. For enzyme production, a factorial design was performed to evaluate 24 soybean flour concentration (0.5, 1.0 and 1.5%) and glucose (0, 0.5 and 1.0g/L), temperature (28, 32 and 37°C) and agitation (150, 200 and 250rpm) on biomass and fibrinolytic activity. Fibrinolytic protease showed maximum activity (835 U/mL) under these conditions: 1.5% soybean flour, 1g/L glucose, 28°C, and 150rpm 48 hours of fermentation. The optimal temperature was 55°C and optimal pH was 9.0. Fibrinolytic protease activity was inhibited by EDTA, the ion Fe2+, and by SDS, which indicated that the enzyme is a metallo-protease. The strain Streptomyces parvulus DPUA 1573 was able to produce fibrinolytic protease with biochemical characteristics favorable for application in veterinary and human medicine.(AU)

POTENCIAL BIOTECNOLÓGICO DA PRODUÇÃO DE PIGMENTOS CAROTENÓIDES POR Rhodotorula spp. EM SORO DE QUEIJO COALHO

O gênero Rhodotorula é representado por microrganismos com reconhecida capacidade de sintetizar compostos biológicos de interesse industrial, com ação próvitamina A e as atividades antioxidante e antimicrobiana, por exemplo, que estão entre os benefícios à saúde. Deste modo, a associação entre a capacidade dos microrganismos de produzir biocompostos a partir de agroresíduos e a alta disponibilidade de resíduos produzidos pela indústria de laticínios pode contribuir para uma melhor eficácia da produção de metabólitos de interesse biotecnológico, como os carotenóides. Assim, este trabalho objetivou avaliar o potencial de produção de carotenóides por Rhodotorula spp. em fermentação submersa utilizando soro de leite derivado da produção de queijo de coalho (SQC) como substrato. Todas as leveduras (R. aurantiaca URM 6687, R. glutinis URM 6683, R. glutinis URM 6691, R. glutinis URM 6692, R. glutinis URM 6695 e R. minuta URM 6693) foram avaliadas quanto à produção de biomassa seca, consumo de lactose e a produção de carotenóides totais. O estudo foi desenvolvido em três etapas. Em todas elas, o SQC atuou como fonte única de carbono e nitrogênio, sob condições de cultivo previamente fixadas em 30°C, 150 rpm e 120 horas. Na primeira etapa, selecionou-se a levedura com melhor desempenho na produção de carotenóides totais em menor tempo. Na etapa seguinte, a levedura selecionada foi submetida a um planejamento fatorial 23 avaliando-se os efeitos das variáveis independentes: concentração do SQC (50, 75 e 100%), pH (4,5, 5,0 e 5,5) e agitação (100, 150 e 200 rpm), sob temperatura fixa (30 ºC), tendo como respostas a produção de biomassa, carotenóides totais e o consumo de lactose, seus respectivos rendimentos específicos (YP/S), e a produtividade. Das leveduras avaliadas, R. glutinis URM 6692 foi selecionada por apresentar melhor desempenho para a produção de carotenóides totais, atingindo o rendimento (YP/X) de 509,26 mg/g e (YP/S) de 149,79 mg/g em 24 h, respectivamente. A melhor condição foi obtida em meio de cultura contendo 50% de SQC, pH 5,5 e 200 rpm, com produção de 69,32 mg/L de carotenóides totais, extraídos de 15,5 g/L de biomassa seca, adquirida a partir de um consumo de 8,16 g/L de lactose. Os pigmentos apresentaram um amplo espectro de atuação para atividade antimicrobiana, de modo que 2,5 g de carotenóides (50 g/mL) presentes no extrato foi suficiente para inibir o crescimento das bactérias avaliadas, alcançando 59,8% e 53,9% de inibição para bactérias gramnegativas (E. coli ATCC 25922 e K. pneumoniae ATCC 29665) e 54,5% e 51,3% para bactérias gram-positivas (S. aureus ATCC 6538 e B. subtilis ATCC 6633), respectivamente. De modo semelhante, os pigmentos foram concentrados (12,5 mg de carotenóides/mL) e avaliados quanto a atividade antioxidante apresentando uma capacidade de cerca de 62,5% para sequestrar radicais livres após 10 min de contato. Esses resultados demonstram que o ajuste das condições de cultivo foi eficiente de modo a garantir uma produção simultânea de carotenóides e biomassa, usufruindo de forma eficiente da produção biotecnológica quando do uso do SQC. Além disso, os pigmentos carotenóides produzidos por R. glutinis URM 6692 nestas condições apresentam qualidades adequadas para possível uso como aditivo alimentar natural alternativo.

The Rhodotorula genus is represented by microorganisms with known ability to synthesize biological compounds of industrial interest, with pro-vitamin A action and antioxidant and antimicrobial activities, for example, which are among the health benefits. Thus, the association of the ability of microorganisms to produce biocomposites from agro-residues and the high availability of residues produced by the dairy industry can contribute to a better efficiency in the production of metabolites of biotechnological interest, such as carotenoids. This work aimed to assess the carotenoids production potential of Rhodotorula. in submerged fermentation using whey derived from the production of rennet cheese (SQC) as a substrate. All yeasts (R. aurantiaca URM 6687, R. glutinis URM 6683, R. glutinis URM 6691, R. glutinis URM 6692, R. glutinis URM 6695 and R. minuta URM 6693) were evaluated for dry biomass production, lactose consumption and total carotenoids production. The study was developed in three stages. In all of them, the SQC acted as a single source of carbon and nitrogen, under cultivation conditions previously fixed at 30 ° C, 150 rpm and 120 hours. In the first stage, the yeast with the best performance in the production of total carotenoids in less time was selected. In the next step, the selected yeast was subjected to a factorial design 2 3 evaluating the effects of the independent variables: concentration of SQC (50, 75 and 100%), pH (4.5, 5.0 and 5.5) and agitation (100, 150 and 200 rpm), under fixed temperature (30 ºC), with the production of biomass, total carotenoids, lactose consumption, their respective specific yields (YP/S), and productivity as responses. Among the assessed yeast, R. glutinis URM 6692 was selected due to its performance in the production of carotenoids, reaching a yield (YP/X) of 509.26 mg/g and (YP/S) of 149.79 mg/g in 24 h, respectively. The best culture medium conditions were 50% SQC, pH 5.5 and 200 rpm, which resulted in the production of 69.32 mg/L of total carotenoids extracted from 15.5 g/L of dry biomass, obtained from the consumption of 8.16 g/L of lactose. The pigments showed a broad spectrum of antimicrobial activity, so that 2.5 g of carotenoids (50 g/mL) in the extract was sufficient to inhibit the growth of the evaluated bacteria, reaching 59.8% and 53.9% inhibition for gram-negative bacteria (E. coli ATCC 25922 and K. pneumoniae ATCC 29665) and 54.5% and 51.3% for gram-positive bacteria (S. aureus ATCC 6538 and B. subtilis ATCC 6633), respectively. Similarly, the pigments were concentrated (12.5 mg carotenoids/mL) and evaluated for antioxidant activity showing a capacity of about 62.5% to scavenge free radicals after 10 min of contact. These results demonstrate that the adjustment of the culture conditions was efficient to guarantee carotenoids and biomass production simultaneously, making efficient use of the biotechnological production when using SQC. Furthermore, carotenoid pigments produced by R. glutinis URM 6692 under these conditions exhibit qualities suitable for possible use as an alternative natural food additive.

Critical process parameters optimization for hyperthermostable amylase production by Bacillus subtilis DJ5 using response surface methodology / A otimização dos parâmetros do processo crítico para a produção hipertermoestável de amilase por Bacillus subtilis DJ5 utilizando a metodologia de superfície de resposta

The combined effects of significant physical and chemical factors affect hyperthermostable amylase production under submerged fermentation by Bacillus subtilis DJ5. The above was studied using the experimental design and response surface methodology. A 23 full-factorial central composite design was chosen to analyze interactions among three factors i.e. substrate concentration, medium pH and incubation temperature. The experimental data were fitted into a polynomial model for the yield of enzyme and an optimum level was arrived at with optimized conditions. Solving the coded values using Excel equation function indicated that maximum enzyme production is possible at a substrate concentration of 7.07 mg mL-1, pH 6.622 and temperature of 35.435C. Such prediction was validated with practical experiments in which, at the prescribed condition maximum yield of 15.62 U mg-1, nearly 1.5 fold higher than non-optimized condition was observed.(AU)

Os efeitos combinados de fatores físicos e químicos significativos influenciam a produção hipertermoestável de amilase sob fermentação submersa por Bacillus subtilis DJ5. O esquema experimental e metodologia de superfície de resposta foram usados, com 23 planejamento fatorial composto, para analisar as interações entre os três fatores, ou seja, concentração de substrato, pH médio e temperatura de incubação. Os dados experimentais foram ajustados a um modelo polinomial para a produção de enzima e chegou-se a um nível ótimo através de condições otimizadas. A solução dos valores codificados por equação de Excel indicou que a produção máxima da enzima é possível a uma concentração de substrato de 7,07 mg mL-1, pH 6,622 e temperatura de 35,435C. Tal previsão foi validada com experimentos práticos, onde na condição prescrita de rendimento máximo de 15,62 U mg-1, foram observados cerca de 1,5 vezes maior do que o estado não otimizado.(AU)

ATIVIDADE BIOLÓGICA DE HIDROLISADOS ORIGINADOS DE PROTEÍNAS DA CLARA DE OVOS DE GALINHA DE CAPOEIRA

Por meio da hidrólise enzimática de fontes proteicas de origem alimentar, podem ser liberados peptídeos com atividades biológicas que beneficiam o organismo daqueles que os consomem. Diante disso, objetivou-se com o presente trabalho avaliar atividades biológicas de hidrolisados proteicos obtidos pela da hidrólise da clara de ovo de galinha de capoeira por proteases produzidas por Aspergillus avenaceus URM 6706. Para isto, a protease foi produzida por fermentação submersa realizada de acordo com planejamentos estatísticos; em seguida, foi purificada por precipitação com etanol e cromatografia de troca iônica, e caracterizada parcialmente. O extrato purificado foi utilizado na hidrólise da clara do ovo de galinha de capoeira, em que a influência da variação do tempo de hidrólise foi averiguada, sob o grau de hidrólise. Os hidrolisados obtidos foram avaliados quanto ao potencial antioxidante, por meio da captura dos radicais ABTS+ e DPPH, e da determinação da atividade quelante de Cu2+ e Fe2+, quanto ao potencial anti-hipertensivo por inibição da enzima conversora de angiotensina, antidiabético pela inibição das enzimas -glicosidase e -amilase, antibacteriano frente a isolados de mastite bovina subclínica e antiviral contra o Herpes vírus bovino tipo 1 e Vírus da diarreia viral bovina. A protease produzida por Aspergillus avenaceus URM 6706 teve como temperatura e pH ótimos 50 °C e 10,0, respectivamente; parâmetros empregados durante a hidrólise da clara do ovo de galinha de capoeira. O grau de hidrólise foi diretamente proporcional ao tempo de exposição da protease com a clara do ovo de galinha de capoeira. Os hidrolisados estudados apresentaram todas as atividades biológicas avaliadas, com atividade antioxidante de 99 e 27% de eliminação dos radicais ABTS+ e DPPH, respectivamente; 62 e 55% de atividade quelantes de Cu2+ e Fe2+, respectivamente; por volta de 80% de atividade anti-hipertensiva, 57% de inibição da -glicosidase e 94% da -amilase, atividade antiestafilocócica que chegou até 88% e antiviral de até 90%. Os hidrolisados gerados pela hidrólise da clara de ovo de galinha de capoeira apresentaram atividade biológica satisfatória, com possíveis aplicações na formulação de alimentos funcionais e no desenvolvimento de fármacos.

Through the enzymatic hydrolysis of protein sources of food origin, it can be released with peptides with biological activities that benefit the body of those who consume them. In view of this, the present work was carried out with biological activities of protein hydrolysates obtained by hydrolysis of egg white hick by proteases produced by Aspergillus avenaceus URM 6706. For this, a protease was produced by submerged fermentation carried out according to legal statistical design. It was then purified by precipitation with ethanol and ion exchange chromatography, and partially characterized. The purified extract was used in the hydrolysis of the egg white hick, where an influence of the variation of the hydrolysis time was verified, under the degree of hydrolysis. The hydrolysates obtained were evaluated for antioxidant potential by capturing the ABTS+ and DPPH radicals and determining the chelating activity of Cu2+ and Fe2+, as well as the antihypertensive potential through the inhibition of the angiotensin converting enzyme, antidiabetic enzyme Inhibition of -glucosidase and -amylase enzymes, antibacterial against subclinical bovine mastitis isolates and antiviral against bovine herpes virus type 1 and viral bovine diarrhea virus. A protease produced by Aspergillus avenaceus URM 6706 had a temperature and pH of 50 °C and 10.0, respectively; parameters used in the hydrolysis of egg white hick. The degree of hydrolysis was directly proportional to the exposure time of the protease with the egg white hick. The studied hydrolysates presented all the biological activities evaluated, with antioxidant activity of 99 and 27% of elimination of the radicals ABTS+ and DPPH, respectively; 62 and 55% of chelating activity of Cu2+ and Fe2+, respectively. About 80% of antihypertensive activity, 57% inhibition of -glycosidase and 94% of -amylase, antibacterial activity that reached up to 88% and antiviral up to 90%. The hydrolysates generated by the hydrolysis of egg white hick presented satisfactory biological activity, with possible applications in the formulation of functional foods and the development of drugs.

PRODUÇÃO, PURIFICAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO PARCIAL DA FITASE EXTRACELULAR PRODUZIDA POR ASPERGILLUS NIGER VAR. PHOENICIS URM 4924 E SUA ATIVIDADE HIDROLÍTICA E ANTI-PROTEOLÍTICA IN VITRO EM RAÇÕES COMERCIAIS DE AVES E SUÍNOS

As enzimas exógenas têm a capacidade de auxiliar na degradação de ingredientes específicos presentes em alimentos. Dentre os principais aditivos enzimáticos utilizados na alimentação de animais aves e suínos pode-se destacar as lipases, xilanases, glucanases, proteases e fitases. O fitato é um composto considerado como fator anti-nutricional, pois é responsável por perdas nutricionais significativas. Fitases formam um grupo de enzimas, denominadas genericamente de mio-inositol-hexafosfato fosfohidrolase, que hidrolizam o fitato, liberando sais de inositol e fosfato inorgânico. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito das variáveis (pH e temperatura) que influenciam à produção de fitase por A. niger var. phoenicis URM 4924, pré-purificação da enzima através da fermentação extrativa em SDFA PEG/citrato, caracterização bioquímica do pré e pós-purificado, atividade anti-proteolítica frente à pepsina gástrica suína e à tripsina pancreática, bem como o perfil hidrolítico in vitro da fitase em rações comerciais de aves e suínos. Temperatura e pH mostraram ser importantes parâmetros na produção da fitase e o conteúdo de ergosterol mostrou-se como um bom indicador para estimar a produção da biomassa. A fitase em estudo apresentou temperatura ótima a 30 °C e pH ótimo a 4,0. Após a extração e purificação da fitase em sistemas de duas fases aquosas por fermentação extrativa obteve-se máxima recuperação em atividade (150,38%) utilizando MPEG (8000 g/mol), CPEG, (20,0% m/m), CCIT (20,0% m/m), pH (6,0) e agitação (100 rpm). Através dos resultados obtidos verifica-se que após o processo de extração e purificação utilizando fermentação extrativa por SDFA PEG/citrato, a termoestabilidade da fitase diminuiu consideravelmente (38,4% da atividade residual em 90°C por 120 minutos para 50,0% da atividade residual em 70°C por 25 minutos). Observa-se que a enzima pré-purificada foi inibida em concentrações de fósforo de 6 moles de PO4-2, entretanto a fitase pós-purificada em SDFA. PEG/citrato foi inibida em concentração de fósforo menor do que a pré-purificada. Quanto a resistência quanto à proteólise, a fitase manteve 60,0% da sua atividade residual por 40 minutos. No entanto, quando exposta a atividade proteolítica da tripsina entérica, a fitase manteve aproximadamente 20,0% da atividade residual. A fitase mostrou-se com bom desempenho na resistência proteolítica, bem como na hidrólise do fitato em rações comerciais de aves e suínos, características bioquímicas essenciais para uma enzima com potencial aplicação industrial. Os resultados deste presente trabalho demostram o potencial do fungo Aspergillus niger var. phoenicis URM 4924 para produzir fitase sob fermentação submersa para aplicação na alimentação de animais não-ruminantes.

Exogenous enzymes have ability to assist on degradation of specific compounds in foods. Among some enzyme additives fed to poultry and pigs can be lipases, xylanases, glucanases, proteases and phytases. Phytate is a compound considered an anti-nutritional factor since it is responsible for significant nutritional losses. Phytases are a group of enzymes, generically known as myo-inositol hexaphosphate fosfohidrolase that hydrolyze phytate, releasing inositol and inorganic phosphate salts. This aim of this study was to evaluate the effect of variables (pH and temperature) that influence the production of phytase by A. niger var. phoenicis URM 4924, pre-purification of the enzyme by extractive fermentation in ATPS PEG/citrate, biochemical characterization of pre- and post-purified, anti- proteolytic activity against pig gastric pepsin and pancreatic trypsin, and the profile hydrolytic in vitro phytase in commercial diets of poultry and pigs. Temperature and pH proved to be important parameters in the production of phytase. Ergosterol content proved to be a good indicator to estimate biomass production. Phytase studied showed optimum temperature at 30°C and optimum pH 4.0. After extraction and purification of phytase in aqueous two-phase systems by extractive obtained maximum recovery in activity (150.38 %) using MPEG (8000 g/mol), CPEG (20.0 % m/m), CCIT (20.0% w/w), pH (6.0) and agitation (100 rpm). From the results obtained it can be seen that after the extraction process using extractive fermentation and purification in ATPS PEG/citrate, thermostability of phytase decreased significantly (38.4% residual activity at 90° C for 120 minutes to 50.0 % of residual activity at 70° C for 25 minutes). It is observed that the pre- purified enzyme was inhibited by concentrations of phosphorus of 6 mols of PO4-2, however post-purified phytase in ATPS PEG/citrate inhibited by low phosphorus concentration of the pre-purified. For resistance to proteolysis as the phytase kept 60.0 % of residual activity. after 40 minutes. However, when exposed to the proteolytic activity of trypsin enteric the phytase kept approximately 20.0 % of residual activity. Phytase proved diserable performance on proteolytic resistance, as well as phytate hydrolysis in commercial diets of poultry and pig, essential biochemical characteritics for an enzyme with potential industrial application. The results of this study demonstrate the potential of Aspergillus niger var. phoenicis URM 4924 to produce phytase in submerged fermentation for use in animal feed.

Production of thermostable invertases by Aspergillus caespitosus under submerged or solid state fermentation using agroindustrial residues as carbon source

The filamentous fungus Aspergillus caespitosus was a good producer of intracellular and extracellular invertases under submerged (SbmF) or solid-state fermentation (SSF), using agroindustrial residues, such as wheat bran, as carbon source. The production of extracellular enzyme under SSF at 30ºC, for 72h, was enhanced using SR salt solution (1:1, w/v) to humidify the substrate. The extracellular activity under SSF using wheat bran was around 5.5-fold higher than that obtained in SbmF (Khanna medium) with the same carbon source. However, the production of enzyme with wheat bran plus oat meal was 2.2-fold higher than wheat bran isolated. The enzymatic production was affected by supplementation with nitrogen and phosphate sources. The addition of glucose in SbmF and SSF promoted the decreasing of extracellular activity, but the intracellular form obtained in SbmF was enhanced 3-5-fold. The invertase produced in SSF exhibited optimum temperature at 50ºC while the extraand intracellular enzymes produced in SbmF exhibited maximal activities at 60ºC. All enzymatic forms exhibited maximal activities at pH 4.0-6.0 and were stable up to 1 hour at 50ºC.

O fungo filamentoso Aspergillus caespitosus foi um bom produtor de invertases intracelular e extracelular em fermentação submersa (FSbm) ou em estado sólido (FES), usando resíduos agroindustriais como fonte de carbono, sendo que para ambas as condições de cultivo, a maior produtividade foi obtida empregandose farelo de trigo. A produção da forma extracelular em FES mantido a 30ºC, por 72 horas, foi aumentada usandose solução de sais SR (1:1, m/v) para umidificar o substrato, sendo aproximadamente 5,5 vezes maior se comparada a FSbm (Meio Khanna) com a mesma fonte de carbono. Entretanto, a mistura de farelo de trigo e farinha de aveia em FES levou a um aumento de 2,2 vezes na produção enzimática se comparada ao uso isolado do farelo de trigo. A produção enzimática, em ambas as condições de cultivo, foi afetada pela adição suplementar de fontes de nitrogênio e fosfato. A adição de glicose em FSbm e em FES promoveu a diminuição da enzima extracelular, mas favoreceu um acúmulo intracelular de 35 vezes maior. A temperatura ótima de atividade para as invertases produzidas em FES e em FSbm foi de 50ºC e 60ºC, respectivamente, sendo estáveis a 50ºC por mais de 60 minutos. Todas as formas enzimáticas apresentaram atividade máxima em uma faixa de pH de 4.0-6.0.

Kinetics of high-Level of ß-glucosidase production by a 2-deoxyglucose-resistant mutant of Humicola lanuginosa in submerged fermentation

A 2-deoxyglucose-resistant mutant (M7) of Humicola lanuginosa was obtained by exposing conidia to -rays and permitting expression in broth containing 0.6% 2-deoxyglucose (DG) and cellobiose (1%) before plating on DG esculin-ferric ammonium citrate agar medium from which colonies showing faster and bigger blackening zones were selected. Kinetic parameters for enhanced ß-glucosidase (BGL) synthesis by M7 were achieved when corncobs acted as the carbon source. The combination between corncobs and corn steep liquor was the best to support higher values of all product formation kinetic parameters. Effect of temperature on the kinetic and thermodynamic attributes of BGL production equilibrium in the wild organismand M7was studied using batch process at eight different temperatures in shake-flask studies. The best performance was found at 45ºC and 20 g L-1 corncobs in 64 h. Both growth and product formation (17.93 U mL-1) were remarkably high at 45ºC and both were coupled under optimum working conditions. Product yield of BGL from the mutant M7 (1556.5 U g-1 dry corncobs) was significantly higher than the values reported on all fungal and bacterial systems. Mutation had thermo-stabilization influence on the organism and mutant required lower activation energy for growth and lower magnitudes of enthalpy and entropy for product formation than those demanded by the wild organism, other mesophilic and thermo-tolerant organisms. In the inactivation phase, the organisms needed lower values of activation energy, enthalpy and entropy for product formation equilibrium, confirming thermophilic nature of metabolic network possessed by the mutant organism.

Um mutante de Hemicola lanuginosa resistente a 2-deoxiglucose(M7) foi obtido através de exposição de conídios a raios , permitindo a expressão em caldo contendo 0,6% de 2-deoxiglucose (DG) e celobiose (1%) antes da semeadura em ágar DG esculina citrato de ferro amoniacal, da qual foram selecionadas as colônias com halo negro. Os parâmetros cinéticos para produção aumentada de ß-glucosidase (BGL) foram obtidos empregando-se sabugo de milho como fonte de carbono. A combinação de espiga de milho com água de maceração de milho foi a que forneceu os valores mais altos nos parâmetros cinéticos de formação de todos os produtos. O efeito da temperatura na cinética e atributos termodinâmicos da produção de BGL pelas cepas selvagem e M7 foi avaliado empregando-se processo de batelada em oito temperaturas diferentes in frascos em agitação. O melhor desempenho foi observado a 45ºC e 20g.l-1 de espiga de milho em 64h. Tanto a multiplicação quanto a formação do produto foram muito altas a 45ºC e ambas estavam ligadas em condições ótimas de trabalho. O rendimento de BGL produzido pelo mutante M7 (1556 U.g-1 de espiga seca) foi significativamente superior aos valores reportados para todos os sistemas fúngicos e bacterianos. A mutação influenciou a termoestabilização no microrganismo, sendo que o mutante necessitou de energia de ativação mais baixa para multiplicação e valores mais baixos de entalpia e entropia para a formação do produto quando comparado à cepa selvagem e a outros microrganismos mesofilicos e termotolerantes. Na fase de inativação, os microrganismos necessitaram valores mais baixos de energia de ativação, entalpia e entropia para o equilíbrio da formação de produto, confirmando a natureza termofílica da máquina metabólica do mutante.

Xylanase production with xylan rich lignocellulosic wastes by a local soil isolate of Trichoderma viride

In the present study, cultural and nutritional conditions for enhanced production of xylanase by a local soil isolate of Trichoderma viride, using various lignocellulosic substrates in submerged culture fermentation have been optimized. Of the lignocellulosics used, maize straw was the best inducer followed by jowar straw for xylanase production. The highest activity achieved was between 14 to 17 days of fermentation. A continuous increase in xylanase production was observed with increasing level of lignocellulosics in the medium and highest activity was observed with maize straw at 5% level. Xylanase production with higher levels of lignocellulosics (3 to 5%) of maize, jowar and barseem was found to be higher as compared to that with commercial xylan as carbon source. Sodium nitrate was the best nitrogen source among the six sources used. Maximum xylanase production was achieved with initial medium pH of 3.5-4.0 and incubation temperature of 25ºC.The enzyme preparation was effective in bringing about saccharification of different lignocellulosics. The xylanase production could be further improved by using alkali treated straw as carbon source.

Neste estudo, otimizou-se as condições culturais e nutricionais para produção aumentada de xilanase por uma cepa local de Trichoderma viride isolada de solo, empregando-se vários substratos lignocelulósicos, em fermentação submersa. Entre os substratos utilizados, o melhor indutor de produção de xilanase foi palha de milho, seguido de palha de sorgo. A atividade mais alta foi obtida entre 14 e 17 dias de fermentação. Com palha de milho observou-se um aumento contínuo na produção de xilanase com o aumento da concentração dos substratos lignocelulósicos no meio, sendo que a melhor atividade foi obtida com 5% de palha de milho. A produção de xilanase com níveis mais altos de (3 a 5%) de milho, sorgo e forragem verde (barseem) foi mais levada do que com xilana comercial como fonte de carbono. Entre as fontes de nitrogênio testadas, a melhor foi nitrato de sódio. Produção máxima de xilanase foi obtida quando o pH inicial do meio foi 3,5 4,0 e a temperatura de incubação 25ºC. A enzima foi eficiente na sacarificação de diferentes substratos lignocelulósicos. A produção de xilanase poderia ser aumentada empregando-se álcali ao invés de palha tratada como fonte de carbono.

Production of endoglucanase by the native strains of Streptomyces isolates in submerged fermentation

Cellulase is a complex enzyme system, commercially produced by filamentous fungi under solid-state and submerged cultivation. It has wide applicability in textile, food and beverage industry for effective saccharification process. In this study, cellulolytic enzyme activity, particularly endoglucanase of 26 Streptomyces strains isolated from garden soil was examined, including two isolates selected on the basis of potential cellulolytic activity on Bennett's agar medium. To enhance the endoglucanase formation in broth culture, different conditions including carbon and nitrogen sources, and growth conditions were tested. The maximum endoglucanase activity (11.25-11.90 U/mL) was achieved within 72-88 h in fermentation medium containing Tween-80, followed by phosphate sources. Both cellulolytic Streptomyces isolates gave almost equal quantity of enzyme in all trials. However the effect of medium ingredients on endoglucanase induction diverged with strains in some extent.

A celulase é um sistema enzimático complexo, produzido comercialmente a partir de fungos filamentosos através de cultivo em estádio sólido e submerso. Tem uma grande aplicação na indústria têxtil e de alimentos e bebidas no processo de sacarificação. Nesse estudo, examinou-se a atividade celulolítica, especialmente de englucanase, de 26 cepas de Streptomyces isoladas de solo, incluindo duas cepas selecionadas por sua atividade celulolítica no ágar Bennett. Para estimular a produção de englucanase em meio de cultura, diferentes condições de cultivo, incluindo fonte de carbono e nitrogênio e condições de crescimento, foram avaliadas. A atividade máxima de glucanase (11,25 a 11,90 U/mL) foi obtida em 72-88h em meio de cultura contendo Tween-80, seguido por fontes de fosfato. Ambas as cepas celulolíticas de Streptomyces produziram quase a mesma quantidade de enzima em todos os experimentos. Entretanto, o efeito dos ingredientes do meio na indução da glucanase divergiu de acordo com a cepa.

Production of cellulase-free xylanase by Trichoderma reesei SAF3

A xylanase producing fungi has been isolated from soil and identified as Trichoderma reesei SAF3. Maximum growth of the organism was found at 48 h under submerged condition in xylan containing enriched medium, whereas highest enzyme production (4.75U/mL) was recorded at 72 h. No detectable cellulase activity was noted during whole cultivation period. The partially purified enzyme hydrolyzed xylan into xylopentose and xylose. All these properties of xylanase highlighten its promising uses in industrial scale.

A partir de solo, isolou-se uma cepa de fungos produtos de xilanase, posteriormente identificado como Trichoderma reesei SAF3. O crescimento máximo do fungo foi obtido após 48h em condições submersas em meio de cultura contendo xilano, enquanto produção máxima de enzima (4,75U/mL) ocorreu em 72h. Durante o período de cultivo, não foi detectada atividade celulásica. A enzima parcialmente purificada hidrolizou xilano a xilopentose e xilose. Essas propriedades da xilanase destacam seu uso promissor em escala industrial.

The use of alpha-methyl-D-glucoside, a synthetic analogue of maltose, as inducer of amylase by Aspergillus sp in solid-state and submerged fermentations

The use of a methyl-D-glucoside (alphaMG), a synthetic analogue of maltose, as carbon source and inducer of amylase synthesis to several species of Aspergillus was studied in submerged and solid-state fermentations. Among a group of ten species, A. tamarii, A. fumigatus and A. flavus were able to produce biomass and high specific amylolytic activity in submerged cultures containing alphaMG as the only carbon source. In solid state fermentation, the enrichment of basal wheat bran or corn cob medium with alphaMG increased up to 3 times the production of amylases. In both submerged and solid state fermentations, alphaMG was more effective inducer of amylases than maltose and starch.

O uso de alfa-metil-D-glucosídeo (alfaMG), um análogo sintético de maltose, como fonte de carbono e indutor das amilases por Aspergillus sp., foi estudado em fermentação submersa e fermentação em estado sólido. De um grupo de dez espécies, A. tamarii, A. fumigatus e A. flavus foram capazes de produzir biomassa e alta atividade amilolítica em culturas submersas contendo alfaMG como única fonte de carbono. Em fermentação em estado sólido, o enriquecimento do meio basal de farelo de trigo ou sabugo de milho com alfaMG aumentou em 3 vezes a produção das amilases. Tanto em fermentação submersa quanto em fermentação em estado sólido, alfaMG induziu mais eficientemente a produção de amilases que maltose e amido.

Production and properties of the cellulase-free xylanase from Thermomyces lanuginosus IOC-4145

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.