Partial purification and biochemical characterization of an alkaline esterase from Sorghumbicolor

Esterases are enzymes that present good potential for industrial applications since they catalyze the formation or cleavage of ester bonds in water-soluble substrates, and sorghumseeds can represent an alternative source of this enzyme. The extraction of esterase from sorghumseeds is an economical alternative to obtain an enzyme of great interest. Esterases may improve the quality or accelerate the maturation of cheeses, cured bacon and fermented sausages and may also resolve racemic mixtures. Recently, seed esterases have been the focus of much attention as biocatalysts. In some cases, these enzymes present advantages over animal and microbial lipases due to some quite interesting features such as specificity and low cost, being a great alternative for their commercial exploitation as industrial enzymes The esterase studied here was extracted from sorghumseeds and some of its biochemical properties determined using synthetic substrates (p-nitrophenyl butyrate, caprylate, laurate and palmitate). The enzyme presented optimum activity at pH 8.0 and was stable in all the pH ranges studied. The optimum temperature for its activity was 40ºC but it showed low stability at this temperature (40% relative activity). The values derived for Km and Vmax were 0.67mM and 125 U.mg-1, respectively, obtained using p-nitrophenyl butyrate as the substrate. The enzyme showed an increase in activity when K2HPO4was added to the reaction medium, but the ions Mn2+, CO+, Hg+and Fe2+strongly inhibited the enzyme activity. This enzyme showed a preference for the hydrolysis of short chain fatty acids. The characteristics of sorghumesterase are very similar to those of the microbial esterases used in detergent processing.

Synthesis of sorbitol by Zymomonas mobilis under high osmotic pressure

The bacterium Zymomonas mobilis presents potential for sorbitol production when grown in culture medium with high sugar concentration. Sorbitol is produced and accumulated in the periplasma of the bacterium to protect the cells from the harmful effects of high osmotic pressure that results from the action of invertase on sucrose. The conversion of sucrose into glucose and fructose increases the osmolarity of the medium. However, an excessive increase in the osmotic pressure may decrease the sorbitol production. In this work Saccharomyces cerevisiae invertase was added two media containing sucrose 200 and 300 g.L-1. Sorbitol production in sucrose at 200 g.L-1 was 42.35 and 38.42 g.L-1, with and without the invertase treatment, respectively. In the culture medium with 300 g.L-1 sucrose, production reached 60.4 g.L-1 and with invertase treatment was 19.14 g.L-1. These results indicated that the excessive rise in osmotic pressure led to a significant decrease in sorbitol production by the Zymomonas mobilis bacterium in the sucrose medium treated with invertase.

A bactéria Zymomonas mobilis, apresenta potencial para produção de sorbitol quando crescida em meio com alta concentração de açúcar. O sorbitol produzido é acumulado no periplasma da bactéria para conter os efeitos prejudiciais da elevada pressão osmótica, que resulta pela ação da enzima invertase, que promove hidrólise da sacarose. A conversão da sacarose em glicose e frutose aumentando a osmolaridade do meio. Entretanto, um aumento excessivo na pressão osmótica pode inibir a produção de sorbitol pela bactéria. Este trabalho empregou invertase de Saccharomyces cerevisiae nos meios de fermentação com sacarose a 200 e 300 g.L-1. A produção de sorbitol no meio com sacarose a 200 g.L-1 foi de 42,35 g.L-1 e 38,42 g.L-1 com e sem tratamento com invertase respectivamente. No meio com 300 g.L-1 sem tratamento, a produção foi de 60,42 e com tratamento 19,14 g.L-1. Estes resultados indicaram que a elevação excessiva da pressão osmótica, pela adição de invertase levou a uma diminuição significativa na produção de sorbitol pela bactéria Zymomonas mobilis.

The production of sorbitol by permeabilized and immobilized cells of Z. mobilis in sucrose

The production of sorbitol by permeabilized and immobilized cells of Zymomonas mobilis in Luffa cylindrica was investigated in sucrose medium. A full 2³ factorial design was used to verify the influence of each factor and its interactions. The cell permeabilization showed a significant and negative effect upon the production of sorbitol, while the time of cultivation and the immobilization process were significant and positive. The results demonstrated that the cell immobilization and the time of cultivation of 36 h presented higher production of sorbitol.

Foi investigado a produção de sorbitol em meio de sacarose por células de Z. mobilis permeabilizadas e imobilizadas em Luffa cylindrica. Este trabalho avaliou o efeito da permeabilização de células de Z. mobilis tratadas com cetilmetilamoniobrometo e imobilizadas em Luffa cylindrinca. Um planejamento fatorial completo 2³ foi utilizado para verificar a influência dos fatores e suas interações. A permeabilização da célula mostrou um efeito significante e negativo sobre a produção de sorbitol, enquanto o tempo de cultivo e o processo de imobilização foram significantes e positivos. Os resultados mostraram que a imobilização das células e o tempo de cultivo de 36h forneceram concentração mais elevadas de sorbitol.

Influence of ultrasound on sorbitol release by Zymomonas mobilis grown on high sucrose concentration

A bactéria Zymomonas mobilis produtora de etanol, produz também vários subprodutos quando crescida em meio de sacarose, entre esses o sorbitol. O sorbitol é produzido pela enzima glicose-frutose oxidorredutase (GFOR) presente no periplasma da bactéria, a função fisiológica da enzima é estabelecer a regulação do equilíbrio osmótico, quando a célula é crescida em meio com altas concentrações de açucares. A enzima produz sorbitol e este é acumulado, como um soluto compatível à alta concentração de açúcar fora da célula. Este trabalho investigou efeito da aplicação de ultra-som de baixa intensidade na liberação de sorbitol de células de Zymomonas mobilis crescida em meio com sacarose a 200 g/L até 48 h de fermentação. A melhor produção de sorbitol foi de 36,09 g/L em 36 h de cultivo. A irradiação ultra-sônica não alterou os valores de sorbitol detectados e o ultra-som levou ao rompimento das células após 20 min de tratamento.