RESUMO
This study aimed to produce, characterize and purify a protease from Aspergillus heteromorphus URM0269. After production by solid fermentation of wheat bran performed according to a central composite design, protease was characterized in terms of biochemical, kinetic, and thermodynamic parameters for further purification by chromatography. Proteolytic activity achieved a maximum value of 57.43 U/mL using 7.8 g of wheat bran with 40 % moisture. Protease displayed high stability in the pH and temperature ranges of 5.0-10.0 and 20-30 °C, respectively, and acted optimally at pH 7.0 and 50 °C. The enzyme, characterized as a serine protease, followed Michaelis-Menten kinetics with a maximum reaction rate of 140.0 U/mL and Michaelis constant of 11.6 mg/mL. Thermodynamic activation parameters, namely activation Gibbs free energy (69.79 kJ/mol), enthalpy (5.86 kJ/mol), and entropy (-214.39 J/mol.K) of the hydrolysis reaction, corroborated with kinetic modeling showing high affinity for azocasein. However, thermodynamic parameters suggested a reversible mechanism of unfolding. Purification by chromatography yielded a protease purification factor of 7.2, and SDS-PAGE revealed one protein band with a molecular mass of 14.7 kDa. Circular dichroism demonstrated a secondary structure made up of 45.6 % α-helices. These results show the great potential of this protease for future use in the industrial area.
Assuntos
Aspergillus , Temperatura , Termodinâmica , Aspergillus/enzimologia , Cinética , Concentração de Íons de Hidrogênio , Estabilidade Enzimática , Fermentação , Peptídeo Hidrolases/química , Peptídeo Hidrolases/isolamento & purificação , Peptídeo Hidrolases/metabolismo , Hidrólise , AgriculturaRESUMO
Internal viscera fish are potential sources of protein biomolecules of biopharmaceutical interest. However, this residue is frequently discarded inappropriately. The possibility to obtain byproducts of higher added value is a reality. Inside this view attention must be given to processes for the recovery and extraction of target molecules. However, the high cost of processing these residues is one of the obstacles to their reuse; techniques that facilitate their handling and make the process cheaper are desirable, such as extraction in a two-phase aqueous system. Thus, the aim of this study was to extract collagenolytic enzymes from common snook (Centropomus undecimalis) using a two-phase aqueous system (polyethylene glycol/citrate), according to the 24 factorial design, using as variables: molar mass of PEG (MPEG), PEG concentration (CPEG), citrate concentration (CCIT), pH, still, considering purification factor (FP), partition coefficient (K), and yield (Y). The collagenolytic activity of the crude extract was 102.41 U mg-1, after partitioning, was purified 3.91 times (MPEG: 8000; CPEG: 20.0%; CCIT: 20.0% and pH 6.0). Inhibition (U mg-1) was observed in benzamidine (22.51), TLCK (21.05), TPCK (21.29), and PMSF (23.05), signaling to be a serine-protease. The results showed the advantage of this semipurification technique as concerns to the low cost of extraction and purification, adding value to the fishing source material and allocating the residues from its processing to the industry.
Vísceras internas de peixes são fontes potenciais de biomoléculas proteicas de interesse biofarmacêutico. No entanto, esse resíduo é frequentemente descartado de forma inadequada. A possibilidade de obtenção de subprodutos de maior valor agregado é uma realidade. Dentro desta visão, atenção deve ser dada aos processos de recuperação e extração de moléculas-alvo. Como o alto custo do processamento desses resíduos é um dos obstáculos para sua reutilização, técnicas que facilitem seu manuseio e barateiem o processo são desejáveis, como a extração em sistema bifásico. Assim, o objetivo deste estudo foi extrair enzimas colagenolíticas de robalo-flecha (Centropomus undecimalis) usando sistema bifásico (polietilenoglicol/citrato), de acordo com o planejamento fatorial 24, tendo como variáveis: massa molar do PEG (MPEG), concentração de PEG (CPEG), concentração de citrato (CCIT), e pH; ainda, considerando: fator de purificação (PF), coeficiente de partição (K) e rendimento (Y) como respostas. A atividade colagenolítica do extrato bruto foi de 102,41 U mg-1. Após o particionamento, a amostra foi purificada 3,91 vezes (MPEG: 8000; CPEG: 20,0%; CCIT: 20,0% e pH 6,0), sendo inibida (U mg-1) pela benzamidina (22,51), TLCK (21,05), TPCK (21,29), e PMSF (23,08), sinalizando tratar-se de uma serino-protease. Os resultados mostraram a vantagem desta técnica de semipurificação no que diz respeito ao baixo custo de extração e purificação, valorizando a matéria-prima pesqueira e destinando os resíduos de seu processamento para a indústria.
Assuntos
Animais , Biotecnologia , Colagenases , Enzimas , Peixes , VíscerasRESUMO
Internal viscera fish are potential sources of protein biomolecules of biopharmaceutical interest. However, this residue is frequently discarded inappropriately. The possibility to obtain byproducts of higher added value is a reality. Inside this view attention must be given to processes for the recovery and extraction of target molecules. However, the high cost of processing these residues is one of the obstacles to their reuse; techniques that facilitate their handling and make the process cheaper are desirable, such as extraction in a two-phase aqueous system. Thus, the aim of this study was to extract collagenolytic enzymes from common snook (Centropomus undecimalis) using a two-phase aqueous system (polyethylene glycol/citrate), according to the 24 factorial design, using as variables: molar mass of PEG (MPEG), PEG concentration (CPEG), citrate concentration (CCIT), pH, still, considering purification factor (FP), partition coefficient (K), and yield (Y). The collagenolytic activity of the crude extract was 102.41 U mg-1, after partitioning, was purified 3.91 times (MPEG: 8000; CPEG: 20.0%; CCIT: 20.0% and pH 6.0). Inhibition (U mg-1) was observed in benzamidine (22.51), TLCK (21.05), TPCK (21.29), and PMSF (23.05), signaling to be a serine-protease. The results showed the advantage of this semipurification technique as concerns to the low cost of extraction and purification, adding value to the fishing source material and allocating the residues from its processing to the industry.(AU)
Vísceras internas de peixes são fontes potenciais de biomoléculas proteicas de interesse biofarmacêutico. No entanto, esse resíduo é frequentemente descartado de forma inadequada. A possibilidade de obtenção de subprodutos de maior valor agregado é uma realidade. Dentro desta visão, atenção deve ser dada aos processos de recuperação e extração de moléculas-alvo. Como o alto custo do processamento desses resíduos é um dos obstáculos para sua reutilização, técnicas que facilitem seu manuseio e barateiem o processo são desejáveis, como a extração em sistema bifásico. Assim, o objetivo deste estudo foi extrair enzimas colagenolíticas de robalo-flecha (Centropomus undecimalis) usando sistema bifásico (polietilenoglicol/citrato), de acordo com o planejamento fatorial 24, tendo como variáveis: massa molar do PEG (MPEG), concentração de PEG (CPEG), concentração de citrato (CCIT), e pH; ainda, considerando: fator de purificação (PF), coeficiente de partição (K) e rendimento (Y) como respostas. A atividade colagenolítica do extrato bruto foi de 102,41 U mg-1. Após o particionamento, a amostra foi purificada 3,91 vezes (MPEG: 8000; CPEG: 20,0%; CCIT: 20,0% e pH 6,0), sendo inibida (U mg-1) pela benzamidina (22,51), TLCK (21,05), TPCK (21,29), e PMSF (23,08), sinalizando tratar-se de uma serino-protease. Os resultados mostraram a vantagem desta técnica de semipurificação no que diz respeito ao baixo custo de extração e purificação, valorizando a matéria-prima pesqueira e destinando os resíduos de seu processamento para a indústria.(AU)