Immobilization of mutated xylanase from Neocallimastix patriciarum in E coli and application for kraft pulp biobleaching / Imobilização de xilanase mutada de Neocallimastix patriciarum em E coli e aplicação para polpa kraft

As an important enzyme, xylanase is widely used in the food, pulp, and textile industry. Different applications of xylanase warrant specific conditions including temperature and pH. This study aimed to carry out sodium alginate beads as carrier to immobilize previous reported mutated xylanase from Neocallimastix patriciarum which expressed in E. coli, the activity of immobilization of mutated xylanase was elevated about 4% at pH 6 and 13% at 62 °C. Moreover, the immobilized mutated xylanase retained a greater proportion of its activity than the wide type in thermostability. These properties suggested that the immobilization of mutated xylanase has potential to apply in biobleaching industry.

Como importante enzima, a xilanase é amplamente utilizada na indústria alimentícia, de celulose e têxtil. Diferentes aplicações de xilanase garantem condições específicas, incluindo temperatura e pH. Este estudo teve como objetivo realizar grânulos de alginato de sódio como carreador para imobilizar xilanase mutada relatada anteriormente de Neocallimastix patriciarum que expressa em E. coli, a atividade de imobilização da xilanase mutada foi elevada em cerca de 4% em pH 6 e 13% a 62 °C. Além disso, a xilanase mutada imobilizada reteve uma proporção maior de sua atividade do que o tipo amplo em termoestabilidade. Essas propriedades sugerem que a imobilização da xilanase mutada tem potencial para aplicação na indústria de biobranqueamento.

Immobilization of mutated xylanase from Neocallimastix patriciarum in E. coli and application for kraft pulp biobleaching

Abstract As an important enzyme, xylanase is widely used in the food, pulp, and textile industry. Different applications of xylanase warrant specific conditions including temperature and pH. This study aimed to carry out sodium alginate beads as carrier to immobilize previous reported mutated xylanase from Neocallimastix patriciarum which expressed in E. coli, the activity of immobilization of mutated xylanase was elevated about 4% at pH 6 and 13% at 62 °C. Moreover, the immobilized mutated xylanase retained a greater proportion of its activity than the wide type in thermostability. These properties suggested that the immobilization of mutated xylanase has potential to apply in biobleaching industry.

Resumo Como importante enzima, a xilanase é amplamente utilizada na indústria alimentícia, de celulose e têxtil. Diferentes aplicações de xilanase garantem condições específicas, incluindo temperatura e pH. Este estudo teve como objetivo realizar grânulos de alginato de sódio como carreador para imobilizar xilanase mutada relatada anteriormente de Neocallimastix patriciarum que expressa em E. coli, a atividade de imobilização da xilanase mutada foi elevada em cerca de 4% em pH 6 e 13% a 62 °C. Além disso, a xilanase mutada imobilizada reteve uma proporção maior de sua atividade do que o tipo amplo em termoestabilidade. Essas propriedades sugerem que a imobilização da xilanase mutada tem potencial para aplicação na indústria de biobranqueamento.

Immobilization of mutated xylanase from Neocallimastix patriciarum in E. coli and application for kraft pulp biobleaching / Imobilização de xilanase mutada de Neocallimastix patriciarum em E. coli e aplicação para polpa kraft

Abstract As an important enzyme, xylanase is widely used in the food, pulp, and textile industry. Different applications of xylanase warrant specific conditions including temperature and pH. This study aimed to carry out sodium alginate beads as carrier to immobilize previous reported mutated xylanase from Neocallimastix patriciarum which expressed in E. coli, the activity of immobilization of mutated xylanase was elevated about 4% at pH 6 and 13% at 62 °C. Moreover, the immobilized mutated xylanase retained a greater proportion of its activity than the wide type in thermostability. These properties suggested that the immobilization of mutated xylanase has potential to apply in biobleaching industry.

Resumo Como importante enzima, a xilanase é amplamente utilizada na indústria alimentícia, de celulose e têxtil. Diferentes aplicações de xilanase garantem condições específicas, incluindo temperatura e pH. Este estudo teve como objetivo realizar grânulos de alginato de sódio como carreador para imobilizar xilanase mutada relatada anteriormente de Neocallimastix patriciarum que expressa em E. coli, a atividade de imobilização da xilanase mutada foi elevada em cerca de 4% em pH 6 e 13% a 62 °C. Além disso, a xilanase mutada imobilizada reteve uma proporção maior de sua atividade do que o tipo amplo em termoestabilidade. Essas propriedades sugerem que a imobilização da xilanase mutada tem potencial para aplicação na indústria de biobranqueamento.

Highly thermostable and alkaline alpha-amylase from a halotolerant-alkaliphilic Bacillus sp. AB68 / Alfa-amilase alcalina termoestável de Bacillus sp AB68 halotolerante-alcalifílico

An alkaliphilic and highly thermostable alpha-amylase producing Bacillus sp. was isolated from Van soda lake. Enzyme synthesis occurred at temperatures between 25ºC and 40ºC. Analysis of the enzyme by SDS-PAGE revealed a single band which was estimated to be 66 kDa. The enzyme was active in a broad temperature range, between 20ºC and 90ºC, with an optimum at 50ºC; and maximum activity was at pH 10.5. The enzyme was almost completely stable up to 80ºC with a remaining activity over 90 percent after 30 min pre-incubation. Thermostability was not increased in the presence of Ca2+. An average of 75 percent and 60ºC of remaining activity was observed when the enzyme was incubated between pH 5 and 9 for 1 h and for 2 h, respectively. The activity of the enzyme was inhibited by SDS and EDTA by 38 percent and 34 percent, respectively.

Bacillus sp AB68 alcalif¨ªlico produtor de alfa-amilase alcalina termoest¨¢vel foi isolado do lago Van soda. A s¨ªntese da enzima ocorreu entre 25ºC e 40ºC. A an¨¢lise da enzima por SDS-PAGE revelou uma ¨²nica banda estimada em 66 kDa. A enzima foi ativa em uma ampla faixa de temperatura, entre 20ºC e 90ºC, com um ¨®timo a 50ºC. A atividade m¨¢xima foi em pH 10,5. A enzima foi est¨¢vel at¨¦ 80ºC, mantendo 90 por cento de atividade ap¨®s 30 min de pr¨¦-incubação. A termoestabilidade não aumentou na presença de Ca2+. Quando incubada em pH entre 5 e 9 por 1h e por 2h, a enzima manteve 75 por cento e 60 por cento de atividade, respectivamente. SDS e EDTA causaram redução de 38 por cento e 34 por cento na atividade da enzima, respectivamente.

Mycelial glucoamylases produced by the thermophilic fungus Scytalidium thermophilum strains 15.1 and 15.8: purification and biochemical characterization / Glucoamilases miceliais produzidas pelas linhagens 15.1 e 15.8 do fungo termofílico Scytalidium thermophilum: purificação e caracterização bioquímica

Two strains (15.1 and 15.8) of the thermophilic fungus Scytalidium thermophilum produced high levels of intracellular glucoamylases, with potential for industrial applications. The isoform I of the glucoamylase produced by 15.1 strain was sequentially submitted to DEAE-Cellulose and CM-Cellulose chromatography, and purified 141-fold, with 5.45 percent recovery. The glucoamylase of strain 15.8 was purified 71-fold by CM-Cellulose and Concanavalin A-Sepharose chromatography, with 7.38 percent recovery. Temperature and pH optima were in the range of 50-60ºC and 5.0-6.0, respectively, using starch and maltose as substrates. The glucoamylase of S. thermophilum 15.8 was more stable (t50 > 60 min) than that of S. thermophilum 15.1 (t50= 11-15 min), at 60ºC. The glucoamylase activities were enhanced by several ions (e.g. Mn2+ and Ca2+) and inhibited by β-mercaptoethanol. The glucoamylase from 15.1 strain showed a Km of 0.094 mg/ml and 0.029 mg/ml and Vmax of 202 U/mg prot and 109 U/mg prot, for starch and maltose, respectively. The hydrolysis products of starch and maltose, analyzed by TLC, demonstrated glucose as end product and confirming the character of the enzyme as glucoamylase. Differences were observed in relation to the products formed with maltose as substrate between the two strains studied. S. thermophilum 15.8 formed maltotriose in contrast with S. thermophilum 15.1.

Duas linhagens (15.1 e 15.8) do fungo termofílico Scytalidium thermophilum se mostraram produtoras de grandes quantidades de glucoamilases, com potencial aplicação industrial. A isoforma I de glucoamilase produzida pela linhagem 15.1 foi submetida seqüencialmente a cromatografia em colunas de DEAE-celulose e CM-celulose, sendo purificada 141 vezes com porcentagem de recuperação de 5,45 por cento. A glucoamilase da linhagem 15.8 foi purificada 71 vezes através do uso de colunas de cromatografia de CM-celulose e Concanavalina A-sepharose com porcentagem de recuperação de 7,38 por cento. Temperatura e pH ótimo foram de 50-60ºC e 5,0-6,0 respectivamente, utilizando-se amido e maltose como substratos. A glucoamilase de S. thermophilum 15.8 se mostrou mais estável (t50 > 60 min) que a de S. thermophilum 15.1 (t50 =11-15min) a 60ºC. As glucoamilases tiveram suas atividades enzimáticas aumentadas na presença de vários íons (ex: Mn2+, e Ca2+) e inibidas por β-mercaptoetanol. A glucoamilase da linhagem 15.1 apresentou um Km de 0,094 mg/ml e 0,029 mg/ml and Vmax de 202U/mg prot e 109U/mg prot, para amido e maltose respectivamente. A análise do produto da hidrólise de amido e maltose por TLC, demonstrou que o produto final era glucose, confirmando as características da enzima como glucoamilase. Diferenças entre as duas linhagens foram observadas com relação aos produtos formados tendo maltose como susbstrato, a linhagem 15.8 de S. thermophilum produziu maltotriose como produto final em contrate com a linhagem 15.1.