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Characterization of alpha-Amylase Produced by the Endophytic Strain of Penicillium digitatum in Solid State Fermentation (SSF) and Submerged Fermentation (SmF)
( Vol-4,Issue-7,July 2017 )
Author(s):

Sideney Becker Onofre, Ivan Carlos Bertoldo, Dirceu Abatti, Amarildo Antonio Tessaro, Douglas Refosco

Keywords:

Penicillium digitatum, α-amylase, starch, enzymes, endophytics.

Abstract:

α-Amylases are enzymes responsible for breaking the α-1.4 bond in polysaccharides with three or more glucose units, occupying the second place in the most widely employed enzymes in industry in the world. The objective of this study was to compare the yields of α-amylase produced by the endophytic fungus, Penicillium digitatum, strain D1-FB, isolated from Baccharis dracunculifolia D.C. (Asteraceae), through the solid state fermentation (SSM) and submerged fermentation (SmF) processes, in addition to characterizing the produced enzyme. The two fermentations were conducted for 120 hours, taking samples every 24 hours to obtain the peaks of production. The enzymes were characterized according to their optimal pH and temperature for performance and stability regarding the incubation in the presence of ions, variations in pH and temperature. The maximum yield of the enzyme was observed with SSF, using rice bran as substrate after 72 hours of fermentation, with 1,625 U/mL. The α-amylase had an optimal pH at 6.5 and optimal temperature at 45°C. All the ions resulted in a decrease in the activity of α-amylase in the concentration of 5mM. The enzyme proved to be quite stable in a pH range of 6.0 to 7.5 and up to the temperature of 37°C, but it presented great drops in activity with temperatures above 45°C and in the presence of ions at the concentration of 5 mM.

ijaers doi crossref DOI:

10.22161/ijaers.4.7.28

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References:

[1] Bernhardsdotter ECMJ, Nig JD, Garriott OK, Pusey ML (2000). Enzymic properties of an alkaline chelator-resistant a-amylase from an alkaliphilic Bacillus sp. isolate L1711. Process Biochem. 40: 2401–2408.
[2] Brena BM, Pazos C, Franco-Fraguas L, Batista-Vieira F (1999). Chromatographic methods for amylases. Journal of Chromatography, 684: 217-237.
[3] Corradini E, Lotti C, Medeiros ES, Carvalho AJF, Curvelo AAS, Mattoso LHC (2005). Estudo comparativo de amidos termoplásticos derivados do milho com diferentes teores de amilose. Polímeros, 15: 268-273.
[4] Del Bianchi VL, Moraes IO, Capalbo DMF (2001). Fermentação em estado sólido. In: Lima, U.A. et al. (Coord.). Biotecnologia Industrial: Engenharia Bioquímica. 1. Ed., v. 3. São Paulo: Edgard Blucher. 13:247-276.
[5] Driss D, Zouari-Ellouzi S, Chaari F, Kallel F, Ghazala I, Bouaziz F, Ghorbel R, Chaabouni SE. (2014). Production and in vitro evaluation of xylooligosaccharides generated from corncobs using immobilized Penicillium occitanis xylanase. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic. 102:146-153.
[6] Fernades LP, Ulhoa CJ, Asquieri ER, Monteiro VN (2007). Produção de amilases pelo fungo Macrophomina phaseolina. Revista Eletrônica de Farmácia. 4(1): 43-51.
[7] Fernandes MLM (2006). Produção de lipases por fermentação no estado sólido e sua utilização em biocatálise. (2006). 130f. Dissertação (Doutorado em Química) - Setor de Ciências Exatas - Universidade Federal do Paraná. Curitiba, Brasil.
[8] Figueira ELZ, Sá MC, Ida EI, Hirooka EY (2000). Produção e caracterização de amilases de Fusarium moniliforme e Aspergillus flavus. B.CEPPA. 18(1):13-26.
[9] Germano S (2000). Desenvolvimento de bioprocessos para produção, caracterização e purificação de proteases de Penicillium sp. por fermentação no estado sólido. 2000. 142f. Tese (Doutorado em Processos Biotecnológicos) - Setor de Tecnologia - Universidade Federal do Paraná. Curitiba, Paraná, Brasil.
[10] Giongo JL 2006. Caracterização e aplicação de proteases produzidas por linhagens de Bacillus sp. (2006). 95f. Dissertação (Mestrado em Microbiologia Agrícola e do Ambiente) – Faculdade de Agronomia – Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Porto Alegre, Rio Grande do Sul, Brasil.
[11] Gupta R, Gigras P, Mohapatra H, Goswami VK, Chauhan B (2003). Microbial α-amylases: a biotechnological perspective. Process Biochemistry. 38(11): 1599-1616.
[12] Hashim SO, Delgado OD, Martínez MA, Kaul RH, Francis JM, Mattiasson B (2005). Alkaline active maltohexaose-forming α-amylase from Bacillus halodurans LBK 34. Enzyme and Microbial Technology. 36: 139-146.
[13] Hattori T, Kato Y, Uno S, Usui T (2001). Mode of action of a β-(1→6)-glucanase from Penicillium multicolor. Carbohydrate Research. 366:6-16. 25.
[14] Hu Y, Liu G, Li Z,Qin Y, Qu Y, Song X (2013) G protein-cAMP signaling pathway mediated by PGA3 plays different roles in regulating the expressions of amylases and cellulases in Penicillium decumbens. Fungal Genetics and Biology. 58(59): 62–70.
[15] Lei Y, Liu G, Li Z, Gao L, Qin Y, Qu Y (2014). Functional characterization of protein kinase CK2 regulatory subunits regulating Penicillium oxalicum asexual development and hydrolytic enzyme production. Fungal Genetics and Biology, 66: 44-53.
[16] Lorentz RH (2005). Seleção de isolados de Paenibacillus spp com atividade enzimática e antimicrobiana. 2005. 103f. Dissertação (Mestrado em Microbiologia Agrícola e do Ambiente) – Faculdade de Agronomia – Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Porto Alegre, Rio Grande do Sul, Brasil.
[17] Madigan MT, Martinko JM, Parker J (2004). Microbiologia de Brock. 10. ed. São Paulo: Person Education. 517p.
[18] Michelin M (2005). Estudo da glucoamilase e da α-amilase produzidas pelo fungo Paecilomyces variotii: purificação, caracterização bioquímica e relações filogenéticas. 2005. 160f. Dissertação (Mestrado em Ciências) – Departamento de Biologia – Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, Brasil.
[19] Miller GL (1959). Use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of reducing sugar. Washington, 31(3): 426-428.
[20] Mitchell DA, Lonsane BK (1992). Definition, characterization and economic evaluation. In Solid Substrate Cultivation, Elsevier, London.
[21] Moraes LMP (2004). Amilases. In: Said, S.; Pietro, R. Enzimas como agentes Biotecnológicos. Ribeirão Preto: Legis Summa. p.123-128.
[22] Myers AM, Morell MK, James MG, Ball SG (2000). Recent progress toward understanding biosynthesis of the amylopectin crystal. Plant Physiology. 122:989-997.
[23] Najafi MF, Deobagkar D, Deobagkar D (2005). Purification and characterization of an extracellular α-amylase from Bacillus subtilis AX20. Protein Expr. and Purif. 41:349-354.
[24] Oliveira AN, Flor NS, Oliveira LA (2010). Influência do pH e temperatura sobre a atividade amilolítica de rizóbios isolados de solos da Amazônia. Acta Amazonica. 40(2):401-404.
[25] Oliveira AN, Oliveira LA, Andrade JS, Chagas-Junior AF (2007). Produção de amilase por rizóbios, usando farinha de pupunha como substrato. Ciência e Tecnologia de Alimentos. 27(1): 61-66.
[26] Onofre SB, Groff SA, Sartori A, Bertolini J, Kagimura FY, Rotta D, Mazzali L, Steilmann P (2011). Amylolytic Enzymes Produced by the Fungus Colletotrichum gloeosporioides in Rice Semi-Solid Fermentation. Journal of Yeast and Fungal Research. 2: 28-32.
[27] Onofre SB, Groff SA, Sartori A, Bertolini J, Kagimura FY, Rotta D, Mazzali L, Steilmann P (2012). Production of α-Amylase and Amyloglucosidase by the Fungus Cylindrocladium sp. in Semi-Solid State Fermentation. Journal of Microbiology Research. 2: 123-126.
[28] Pandey A (2002). Solid state fermentation. Biochemical. Engineering Journal, 3636:1-4.
[29] Pandey A, Soccol CR, Rodrigues-Leon JA, Nigam P (2001). Solid state fermentation in biotechnology. Nova Deli, Asiatech. p.221, 2001.
[30] Pandey A, Webb C, Soccol CR, Larroche C (2005). Enzyme Technology. 1º ed. New Delhi: Asiatech Publishers, Inc, p. 760.
[31] Paris LD (2008). Produção de enzimas fúngicas por fermentação em estado sólido das sojas orgânica, transgênica e convencional. 115p., (2008). Dissertação de Mestrado. Programa de Pós-graduação em Engenharia Química, Centro de Ciências Exatas, Universidade Estadual do Oeste do Paraná (Unioeste), Toledo, Paraná, Brasil.
[32] Rasiah IA, Rehm BHA (2009). One-step production of immobilized α-amylase in recombinant Escherichia coli. Applied and Environmental Microbiology. 75(7): 2012-2016.
[33] Ray RR, Nanda G (1996). Microbial β-amylases: Biosynthesis, characteristics, and industrial applications. Critical Reviews in Microbiology. 22: 181-199.
[34] Rocha CP (2010). Otimização da Produção de Enzimas por Aspergillus niger em Fermentação em Estado Sólido. 136p. Dissertação de Mestrado. Programa de pós-graduação em Engenharia Química, Universidade Federal de Uberlândia, Faculdade de Engenharia Química, Uberlândia, Brasil.
[35] Silva ARZ (2002). Desenvolvimento de bioprocessos para a produção de fitase por Aspergillus niger em fermentação no estado sólido utilizando subprodutos agrícolas para aplicação como aditivo na alimentação de aves e suínos. 2002. 96f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia de Alimentos) – Setor de Tecnologia – Universidade Federal do Paraná. Curitiba, Brasil.
[36] Soccol CR (1992). Physiologie et Métabolisme de Rhizopus em Culture Solide et Submergée em Relation Avec la Dégradation d’Amidon et la Production d’Acide L(+) Lactique. 218p. Thése de Doctorat. Mention Génie enzymatique, Bioconversion et Microbiologie, Université de Tecnologie de Campiègne. Compiègne-France.
[37] Spier MR (2005). Produção de enzimas amilolíticas fúngicas α-amilase e amiloglucosidase por fermentação no estado sólido. 2005. 178f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia de Alimentos) – Setor de Tecnologia – Universidade Federal do Paraná. Curitiba, Brasil.
[38] Tanaka A, Hoshino E 2002. Thermodynamic and activation parameters for the hydrolysis of amylose with Bacillus α-amylases in a diluted anionic surfactant solution. Journal of Bioscience and Bioengineering. 93:485-490.
[39] Thys RCS 2004. Produção, caracterização, purificação e aplicação de uma protease produzida pelo microrganismo Microbacterium sp. kr10. 2004. 114f. Dissertação (Mestrado em Microbiologia Agrícola e do Ambiente) – Faculdade de Agronomia – Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Porto Alegre, Brasil.
[40] Tomazic SJ (1991). Protein stabilization. In: Biocatalysts for industry. Topic in Applied chemistry. Ed. Plenum Press, New York and London. 330p.
[41] Yang CH, Liu WH (2014). Purification and properties of a maltotriose producing α-amylase from Thermobifida fusca. Enzyme and Microbial Technology 35: 254–260.