Avaliação de métodos para manutenção e preservação de bactéria esporulada produtora da enzima CGTase / Evaluation of methods for maintenance and preservation of sporulating bacteria producer of CGTase enzyme

A conservação de células sem mudanças morfológicas, fisiológicas ou genéticasé uma necessidade da biotecnologia. Bacillus firmus cepa 37 é uma bactéria esporulada produtora da enzima ciclodextrina glicosiltransferase (CGTase), que transforma o amido em ciclodextrinas (CDs). O objetivo deste estudo foi avaliar a manutenção e preservação de B. firmus cepa 37 estocada em meio de cultivo sólido, solo estéril e em glicerol a baixa temperatura (-70ºC). Para avaliação do melhor método de manutenção da bactéria foram utilizados procedimentos de imobilização das células em matrizes inorgânicas. As células imobilizadas foram submetidas ao teste do efeito da biomassa inicial e à microscopia eletrônica de varredura (MEV). O repique não foi um método adequado, pois a cepa diminuiu a produção de CGTase. A estocagem em solo estéril mostrou-se eficaz e a produção da enzima mantida constante. A conservação a baixas temperaturas também foi satisfatória, com contagem de células praticamente a mesma após 360 dias. A imobilização, avaliada por MEV, não mostrou diferença na adsorção das células conservadas pelos diferentes métodos. O mesmo ocorreu para o teste do efeito da biomassa inicial, que apresentou maior produção de beta-CD quando do uso de 1,5 g de células.

The conservation of cells without morphologic, physiologic or genetic changes is a biotechnology necessity. Bacillus firmus strain 37 is a sporulating bacteria that produces the cyclodextrin glycosyltransferase (CGTase) enzyme, which transforms starch into cyclodextrins (CDs). This study aimed to evaluate the maintenance and preservation of B. firmus strain 37 stored in a solid medium, sterile soil and in glycerol at low temperature (-70ºC). In order to evaluate the best bacteria maintenance method, cell immobilization procedures were used on inorganic matrices. The immobilized cells were submitted to the initial biomass effect test and scanning electron microscopy (SEM). Periodic transfer was not an appropriate method, because the strainreduced the production of CGTase. The storage in sterile soil proved effective and the enzyme production remained constant. The conservation in low temperatures was also satisfactory, with cell counts practically the same after 360 days. The immobilization evaluated by SEM did not show any difference in the adsorption of the cells preserved by the different methods. The same happened for the initial biomass effect test, which presented higher beta-CD production when 1.5 g of cells was used.

Metodologia de seleção de cepas para produção etodologia da ciclodextrina glicosiltransferase e para purificação da enzima / Strains selection methodology for cyclodextrin glycosyltransferase production and enzyme purification

As ciclodextrinas (CDs) são maltooligossacarídeos, produzidas a partir do amido, pela enzima ciclodextrina glicosiltransferase (CGTase). Esta pesquisa teve por objetivo estabelecer metodologias de seleção de cepas para produção de CGTase e para purificação da enzima. Os microrganismos foram selecionados a partir de 53 análises de solos de cultura de amido, em placas contendo meio de cultivo específico, para seleção de cepas produtoras de CGTase. As enzimas foram obtidas com cultivo destes microrganismos em meio líquido. As atividades enzimáticas das CGTases foram determinadas pelos métodos espectrofotométricos e precipitação com tricloroetileno. A cepa isolada do solo de aveia foi a que apresentou maior atividade [0,1864 µmol de alfa-CD (min mL)-1]. Esta cepa foi utilizada para a produção da enzima em escala laboratorial e purificação em cromatografia de afinidade bioespecífica. A cepa selecionada nesta pesquisa abre novas perspectivas para produção de enzima e CDs em escala industrial. Palavras-chave: ciclodextrina, glicosiltransferase, CGTase.

Cyclodextrins (CDs) are maltooligosaccharides produced from starch by cyclodextrin glycosyltransferase (CGTase) enzyme. This research aimed at establishing method for strains selection for CGTase production and enzyme purification. The microorganisms were selected from 53 analyses of starch cultures soils on plates containing specific culture medium for strains selection that produce CGTase. The enzymes were obtained by culturing these microorganisms in liquid medium. The enzyme activity was determined with photospectrometric methods and precipitation with trichloroethylene. The strain isolated from oat soil was the one that showed the highest activity [0.1864 µmol of alpha-CD (min mL)-1]. This strain was used for enzyme production in laboratory scale and purification by biospecific affinity chromatography. The strain selected in this research opens new perspectives for enzymes production and CDs in industrial scale.