Produccion de beta-glucosidasas por cultivos de bacterias termofilas indigenas del altiplano boliviano / beta-Glucoside production by thermophilic bacteria indigenous the bolivian altiplano culture

RESUMEN

Las beta-glucosidasas son enzimas que poseen actividad hidrolitica y transferasa o transglucosidasa. Tienen diversas aplicaciones; en la biosintesis de oligosacaridos, produccion de etanol utilizando residuos agricolas y en la industria de vinos. La aplicacion industrial, sin embargo, requiere estabilidad a temperaturas elevadas, por lo que los microorganismos termofilos tienen gran interes. El proposito de esta investigacion es el de optimizar el medio de cultivo anaerobio de bacterias termofilas, para aumentar la produccion de beta-glucosidasas. Esta enzima es producida por tres aislados bacterianos FT3, 2B y P5 los cuales fueron aislados de la region andina de Bolivia. El aislado bacteriano FT3 mostro una actividad beta-glucosidasa de 0,35 [UI/mL]. Se tomaron como variables dentro de la optimizacion del medio de cultivo las fuentes de nitrogeno y de carbono, y el pH. Asi tambien se probaron dos sistemas de cultivo celulas libres y encapsuladas. Empleando extracto de levadura como fuente de nitrogeno se obtuvo una actividad de 0,52 [UI/mL]. En la optimizacion del pH del medio de cultivo se obtuvo una actividad de 0,81 [UI/mL] a pH 5. Como fuente de carbono se eligieron los hidrolizados de paja de trigo y paja de quinoa lleg¨¢ndose a obtener actividades de 1,27 y 1,34 [UI/mL] respectivamente. Se establecio que la localizacion celular de la enzima beta-glucosidasa es extracelular y presenta estabilidad hasta una temperatura de 80 ºC y un pH de 7.

ABSTRACT

The beta-glucosidases possess hydrolytic and transferase activity or transglucosidase. They have various applications; such as biosynthesis of oligosaccharides, production of ethanol using agricultural residues and wine industry. However for industrial application, stability to high temperatures is needed. Therefore a great interesting in the thermophile microorganism study exist. The purpose of this research is to optimize the culture medium of thermophilic anaerobic bacteria to increase the production of beta-glucosidase. This enzyme is produced by three isolate bacterial FT3, 2B and P5 which were isolated from the Andean region of Bolivia. FT3 isolate showed beta-glucosidase activity of 0.35 [IU/mL]. In regards to the optimization of culture medium variables such as nitrogen source, carbon source and pH were taken into account and also the combination with free and encapsulated bacterial cells. Yeast extract was the selected source of nitrogen obtaining an activity of 0.52 [IU/ mL]. The optimal pH was 5 obtaining an activity of 0.81 [IU/mL]. The selected carbon source was the hydrolyzed wheat straw and quinoa straw obtaining activities of 1.27 and 1.34 [IU/mL], respectively. The cellular localization of beta-glucosidase enzyme is extracellular and provides stability to temperature of 80 ºC and stability at pH 7.