Producción y purificación parcial de enzimas hidrolíticas de aspergillus ficuum en fermentación sólida sobre residuos agroindustriales / Production and partial purification of aspergillus ficuum hydrolytic enzymes in solid state fermentation of agroindustrial residues

En el presente trabajo se describe la producción de las enzimas fitasa, celulasa, xilanasa y proteasa con Aspergillus ficuum cepa DSM 932 mediante fermentación en estado sólido (SSF) usando torta de canola y pomaza de cranberry como sustratos. Como medida indirecta de la producción de las enzimas se usó en cada caso la actividad enzimática. la torta de canola resultó ser un mejor sustrato para fitasa, celulasa y xilanasa, en tanto que la pomaza de cranberry resultó ser un sustrato potencial para proteasa. Mediante ultrafiltración escalonada fue posible purificar parcialmente los extractos enzimáticos de fitasa, celulasas y xilanasas, obtenidos a partir de torta de canola. La fitasa resultó tener un tamaño >100 kDa, en tanto que las celulasas y xilanasas presentan actividad en los retenidos de 10, 30 y 50 kDa, lo que indicaría que las isoenzimas de ambos complejos tienen pesos moleculares que oscilan entre 10 y 100 kDa.

In this paper, describes the production of the enzymes phytase, cellulase, xylanase and protease by Aspergillus ficuum DSM 932 strain, in solid state fermentation (SSF) using canola cake and cranberry pomace as substrates. The enzyme activity was used in each case as an indirect measure of the enzymes production. Canola meal turned out to be a better substrate for phytase, cellulase and xylanase, while cranberry pomace was found to be a potential substrate for protease. Various ultrafiltration operations were carried out, decreasing the cut off membranes out in order to purify partially extracts of enzymes phytase, cellulase and xylanase, obtained from canola meal. Phytase was found to have a size >100 kDa, whereas cellulase and xylanase activity present in the retained 10, 30 and 50 kDa, suggesting that isozymes of both complexes have molecular weights ranging between 10 and 100 kDa.

Producción de enzima fitasa de aspergillus ficuum con residuos agroindustriales en fermentación sumergida y sobre sustrato sólido / Phytase production by aspergillus ficuum in submergida y sobre sustrato solido

Se describe la producción de fitasa mediante cultivos del tipo sumergido (SmF) y sobre sustrato sólido (SSF) con Aspergillus ficuum DSM 932 en medios de cultivos basados en residuos de la agroindustria. La actividad enzimática fitásica se usó como medida indirecta de la producción de la enzima. En SmF, pH 5,3 y 25 ºC, se trabajó en fermentadores de diferentes volúmenes y con el mayor se operó con diferentes niveles de aireación y agitación. En SSF a 25 ºC se usaron placas de Petri. En SmF con un medio basado en cereales se presentó la mejor actividad neta (0,25 FTU/mL) al sexto día para 300 rpm y 0,5 vvm. En SSF, la torta de canola resultó ser el mejor sustrato con una actividad fitásica neta máxima al tercer día de 6,79 FTU/mL de extracto, equivalente a 33,96 FTU/g de sustrato sólido o 56,43 FTU/g de sustrato seco. Aplicando tecnologías de membrana se concentró un extracto de fitasa a partir de una SmF en medio basado en cereales y también fue posible purificar 6,33 veces un extracto de fitasa producido en SSF con torta de canola, diafiltrando tres veces consecutivas el retenido de 100 kDa. La enzima fitasa de la cepa A. ficuum DSM 932 mostró tener un tamaño ≥ 100 kDa.

Phytase production by submerged fermentation (SmF) and solid state fermentation (SSF) using Aspergillus ficuum DSM 932 in agro-waste-based culture media is described here. Phytase enzyme activity was used for the indirect measurement of enzyme production. Fermentation was carried out in SmF, pH 5.3 at 25 ºC with two fermenters having different volumes; the largest one had different levels of aeration and agitation. Petri dishes were used for SSF at 25 °C. A cereal-based medium obtained the best net activity (0.25 FTU mL-1) for SmF on the sixth day at 300 rpm at 0.5 vvm. Canola cake was the best substrate for SSF, having maximum net phytase activity on the third day: 6.79 FTU mL-1 extract, equivalent to 33.96 FTU g-1 solid substrate or 56.43 FTU g-1 dry substrate. A phytase extract was concentrated from an SmF-based medium in cereals by applying membrane technologies. A phytase extract produced in SSF with canola cakes was purified 6.33 times using three consecutive diafiltrations of the 100 kDa retentate. A. ficuum DSM 932 phytase was ≥ 100 kDa in size.

Screening of Phytase Overproducing Strains in Aspergillus spp. by UV Mutagenesis

Phytases (myo-inositol hexakisphosphate phosphohydrolase; EC 3.1.3.8) are enzymes which catalyze the hydrolisys of phytate into myo-inositol and inorganic phosphates. Phytases are found in plants and a variety of microorganisms. Aspergillus species were treated with 254 nm of UV irradiation for the screening of phytase overproducing mutant strains. At 15 minute irradiation, the survivals of population were less than 5%, and UV irradiation time was decided at 20 minute for the isolation of mutant strains. Four UV mutant strains in A. oryzae (YUV-47, -169, -341, -511) and six in A. ficuum (FUV-17, -36, -69, -193, -317, -419) were isolated on PSM media containing ammonium phosphate. The specific enzyme activities of A. ficuum mutants are 110 to 140% higher than that of wild type.