PURIFICACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE a-AMILASA DE PENICILLIUM COMMUNE PRODUCIDA MEDIANTE FERMENTACIÓN EN FASE SÓLIDA / PURIFICATION AND CHARACTERIZATION OF a-AMYLASE FROM PENICILLIUM COMMUNE PRODUCED BY SOLID STATE FERMENTATION / PURIFICAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DA a-AMILASA DE PENICILLIUM COMMUNE PRODUZIDA MEDIANTE FERMENTAÇÃO EM FASE SÓLIDA

RESUMEN

Este estudio reporta la purificación y caracterización parcial de una a-amilasa producida por Penicillium commune mediante fermentación en fase sólida, empleando yuca blanca colombiana (Manihot esculenta Crantz) como soporte. La enzima fue purificada por precipitación fraccionada con sulfato de amonio, cromatografía de intercambio aniónico (DEAE-Sephadex A-50), cromatografía de filtración por gel (Sephadex G-75) y cromatografía de intercambio catiónico (CM-Sephadex C-50) obteniendo una actividad específica final de 314,82 U/mg, un grado de purificación del orden de 62 y un rendimiento de 9%. La purificación hasta la homogeneidad fue confirmada por SDS-PAGE. El peso molecular estimado fue 35 kDa. La enzima mostró máxima actividad de hidrólisis de almidón soluble con pH 6,0, y estabilidad en un intervalo de pH de 5,0-7,0. La estabilidad térmica de la enzima se presentó en el intervalo de temperatura 0-50 °C y su temperatura óptima fue 70 °C. Los iones Ca2+,Ba2+ y Ag+ aumentaron significativamente la actividad de la enzima, siendo el ión Ca2+ el que tuvo el más alto poder activador. Cu2+ no alteró significativamente la actividad de la enzima, mientras que Li+ yFe3+ la disminuyeron ligeramente (13%), y Co2+ y Hg2+ la disminuyeron 25% y 40% respectivamente. Los valores de Km y Vmáx fueron calculados usando la linealización de Lineweaver-Burk, con el resultado Km = 0,48 mg/mL y Vmáx = 5,85 µmol glucosa/min. Entre los principales productos de hidrólisis del almidón de yuca se encuentran la maltosa y la glucosa, este resultado proporciona evidencia de que la enzima es capaz de romper los enlaces glicosídicos a-1,4 del almidón, comportamiento característico de una a-amilasa.

ABSTRACT

This study reports the purification and partial characterization of an a-amylase from Penicillium commune produced by solid state fermentation using colombian white tapioca (Manihot esculenta Crantz) as support. The enzyme was purified by ammonium sulphate precipitation, anion exchange chromatography (DEAE-Sep-hadex A-50), gel filtration chromatography (Sephadex G-75) and cation exchange chromatography (CM-Sephadex C-50). A purification factor of 62 with a 9% yield and final specific activity of 314.82 U/mg were recorded. Purification to homogeneity was confirmed by SDS PAGE. The molecular weight was estimated to be 35 kDa. The enzyme shows maximal activity in the soluble starch hydrolysis at pH 6.0, and is stable in a range of pH from 5.0 to 7.0. Thermal stability was in the range of temperature from 0 to 50 °C, and its optimal temperature was 70 °C. Ions Ca2+,Ba2+ and Ag+ significantly increase the activity of the enzyme, with ion Ca2+ as the highest activator. Cu2+ does not alter significantly the activity of the enzyme, whereas Li+ and Fe3+ decrease it slightly (13%) and Co2+ and Hg2+ decrease it 25% and 40% respectively. Km = 0.48 mg/mL and Vmax = 5.85 /xmol glucose/min were calculated using the linearization of Lineweaver-Burk. Among hydrolysis products of tapioca starch are maltose and glucose, this result provides evidence of the enzyme ability to hydrolyze the starch a-1,4 glucosidic linkages, a characteristic behavior of an a-amylase.

RESUMO

Este estudo reporta a purificação e caracterização parcial de uma a-amilasa produzida por Penicillium commune mediante fermentação em fase sólida usando mandioca branca colombiana (Manihot esculenta Crantz) como suporte. A enzima foi purificada por precipitação fraccionada com sulfato de amónio, cromato-grafia de intercambio aniónico (DEAE-Sephadex A-50), cromatografia de filtração por gel (Sephadex G-75) e croma-tografia de intercambio catiónico (CM-Sephadex C-50) obtendo una actividade específica final de 314.82 U/mg, um grau de purificação na ordem de 62 e um rendimento de 9%. A purificação até à homogeneidade foi confirmada por SDS-PAGE. O peso molecular estimado foi de 35 kDa. A enzima mostrou máxima acti-vidade de hidrólises de amido solúvel a pH 6.0, e estabilidade num intervalo de pH de 5.0-7.0. A enzima foi estável num intervalo de temperatura de 0-50 °C, e sua temperatura óptima de reacção foi de 70°C. Íons Ca2+,Ba2+ eAg+ aumentaram significativamente a actividade da enzima, sendo o ião Ca2+, o que teve o mais alto poder indutor. Cu2+ não alterou significativamente a actividade da enzima, enquanto que Li+ eFe3+ a diminuíram ligeiramente (13%), e Co2+ eHg2+ a diminuíram 25% e40% respectivamente. Os valores de Km eVmáx foram calculados usando a linearização de Lineweaver-Burk, obtendo Km = 0.48 mg/mL e Vmáx = 5.85 µmol glucosa/min. Entre os principais produtos de hidrólises do amido de mandioca encontram-se a maltosa e glucosa; este resultado proporciona evidencia de que a enzima é capaz de romper os enlaces glucosídicos a-1,4 do amido, comportamento característico de uma a-amilasa.