Distintos soportes para la producción de celulasa de Aspergillus niger de cultivo en medio sólido

BOGGIONE MARÍA JULIA; BASSANI, GEORGINA; FARRUGGIA BEATRIZ

Santa Fe

Simposio; 3º Simposio Argentino de Procesos Biotecnológicos; 2014

SAPROBIO

DISTINTOS SOPORTES PARA LA PRODUCCIÓN DE CELULASA DE Aspergillus niger DE CULTIVO EN MEDIO SÓLIDOBoggione, M. Julia; Bassani, Georgina; Farruggia, BeatrizIPROByQ. ?Laboratorio de Fisicoquímica aplicada a la bioseparación? Área Fisicoquímica. Departamento de Química Física de la Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Suipacha 531, 2000 Rosario. UNR.mboggione@fbioyf.unr.edu.arIntroducciónLa celulasa es un complejo enzimático capaz de degradar celulosa. Está conformado por endo-1,4-β-D-glucanasa, exo-1,4-β-D-glucanasa y β-D-glucosidasa. Son enzimas de importancia biotecnológica por sus aplicaciones en las industrias alimenticia, textil, del papel, para la fermentación de biomasa en biocombustibles y en aplicaciones farmacéuticas así como en investigaciones biológicas.La producción en cultivos en medio sólido, tiene como ventaja respecto de los medios líquidos, el bajo consumo de agua y la posibilidad de utilizar desechos agroindustriales como fuentes de carbono y como soportes de crecimiento. En biotecnología los hongos se utilizan como fuente enzimática debido a la alta disponibilidad y estabilidad. El Aspergillus nigeres un hongo productor de celulasa muy utilizado industrialmente.El objetivo del presente trabajo fue producir celulasa a partir de desechos agroindustriales como marlo de maíz blanco, cáscara de soja y papel de desecho.MetodologíaPara la producción de celulasa se realizaron cultivos en medio sólido utilizandodistintos soportes como fuente de carbono y soporte de crecimiento: marlo de maíz blanco, cáscaras de soja y papel. Se llevó a cabo un estudio cinético del crecimiento del hongo sobre el soporte. Se determinó pH, proteínas, actividad enzimáticadurante 96 horas para el cultivo en marlo de maíz y 120 horas para cáscaras de soja y papel desde el momento del agregado del inóculo. Para determinar actividad celulasa se realizaron determinaciones cuantitativas y cualitativas de las 3 enzimas que forman el complejo celulolítico.Se determinó actividad endoglucanasa por método cualitativo en placas de agar utilizando carboximetilcelulosa como sustrato y rojo congo para revelar la actividad. En el extracto enzimático se midió proteínas totales mediante el método de Warburg y actividad enzimática de endoglucanasa, exoglucanasa y β-glucosidasa empleando como sustratos carboximetil celulosa, papel Whatman N°1 y p-nitrofenil β: 1-4 glucopiranósido respectivamente.En los diferentes tiempos del estudio cinético se calcularonla productividad volumétrica y específica de endoglucanasa, exoglucanasa y betaglucosidasa.Resultados y ConclusionesEn el cultivo en marlo de maíz blanco por el método cualitativo de endoglucanasa se obtuvieron halos claros mayores a mayores tiempos del cultivo aunque no pudo ser cuantificada, probablemente debido al alto contenido de azúcares del medio. En el cultivo en cáscaras de soja se obtuvo la máxima actividad endoglucanasa a las 96 horas siendo ésta de 5910 U/L y en papel fue máxima a las 72 horas siendo de 1560 U/L. En marlo de maíz se obtuvo la máxima actividad exoglucanasa y betaglucosidasa a las 60 horas, siendo de 190.75 U/L y de 430.46 U/L respectivamente. En cáscaras de soja la máxima actividad exoglucanasa y betaglucosidasa se obtuvo a las 96 horas siendo de 4551.12 U/L y 984 U/L respectivamente. En papel la máxima actividad exoglucanasa fue a las 96 horas siendo de 473.8 U/L y la máxima actividad betaglucosidasa se alcanzó a las 120 horas siendo de 740.3 U/L.En marlo de maíz la actividad específica fue máxima a las 36 horas para exoglucanasa y a las 60 horas para betaglucosidasa siendo éstas de 0.6136 U/mg y 1.8838 U/mg respectivamente.En cáscaras de soja la máxima actividad específica se obtuvo a las 48 horas para endoglucanasa siendo de 0.3698 U/mg, a las horas 120 horas para exoglucanasa siendo de 0.2661 U/mg y a las 48 horas para betaglucosidasa con un valor de 0.0651U/mg.En marlo de maíz blanco la productividad volumétrica resultó máxima a las 60 horas para exoglucanasa y betaglucosidasa, siendo de 3.1792 U/L h y 12.99 U/L h respectivamente. La productividad específica para exoglucanasa fue máxima a las 36 horas, siendo de 3.32 10-2 U/ mg h y para betaglucosidasa alcanzó el máximo a las 60 horas, obteniéndose un valor 3.14 10-2 U/ mg h.En cáscaras de soja la productividad volumétrica para endoglucanasa fue máxima a las 48 horas obteniéndose un valor de 97.9167 U/L h, para exoglucanasa y betaglucosidasa también se alcanzó el máximo a las 48 horas siendo de 48.6855 U/L h y 17.2236 U/L h respectivamente. La productividad específica para endoglucanasa, exoglucanasa y betaglucosidasa fue máxima a las 48 horas obteniéndose un valor de 7.7042.10-3 U/mg h, 3.8312.10-3 U/mg h y 1.3555.10-3 U/mg h respectivamente.En papel la productividad volumétrica para endoglucanasa, exoglucanasa y betaglucosidasa fue máxima a las 72 horas alcanzándose un valor de 21.7923 U/L, 5.9854 U/L y 9.9539 U/L respectivamente. La productividad específica para endoglucanasa alcanzó el máximo a las 24 horas obteniéndose un valor de 9.7631.10-3 U/mg h, para exoglucanasa alcanzó el máximo a las 48 horas siendo de 1.7980.10-3 U/mg h y para betaglucosidasa a las 72 horas con un valor de 2.8909.10-3 U/mg h.La producción de celulasa en cultivos económicos en medio sólido, utilizando marlo de maíz, cáscaras de soja y papel fue exitosa. Los resultados observados respecto de la productividad volumétrica indican que la cáscara de soja sería el soporte de elección ya que presenta el mayor valor a menores tiempos. Estos elevados valores de actividad a tiempos iniciales nos indican la eficiencia del proceso y reducen los costos de producción. Los resultados además indican que la extracción selectiva de los cultivos podría mejorar las condiciones para una futura purificación de las diferentes enzimas que conforman el complejo celulolítico.