Menéndez C, Martínez D, Trujillo LE, Ramírez R, Sobrino A, Cutiño-Ávila BV, Basabe L, del Monte-Martínez A, Pérez ER, Hernández L

Idioma: Ingles.
Referencias bibliográficas: 14
Paginas: 249-253
Archivo PDF: 265.14 Kb.

RESUMEN

El empleo de biocatalizadores termoestables en la producción industrial de sirope invertido es aún una meta por lograr. La enzima β-fructosidasa (BfrA) de Thermotoga maritima es más termoestable y menos susceptible a la inhibición por sustrato que la invertasa comercial de Saccharomyces cerevisiae. En esta investigación, Pichia pastoris se modificó genéticamente para producir BfrA. La levadura recombinante alcanzó densidad celular superior a 100 g/L (biomasa seca) y actividad invertasa por encima de 300 U/mL en fermentaciones de 72 h con el empleo de sacarosa como fuente barata de carbono. BfrA se secretó al periplasma celular y al medio de cultivo en forma de una glicoproteína totalmente activa y termoestable. BfrA con pureza de 85 % en el sobrenadante de cultivo se secó hasta polvo para generar un biocatalizador de enzima soluble (actividad específica 15 000 U/g peso seco) o se inmovilizó de forma covalente al soporte Glioxil-Sepharosa CL 4B para generar un biocatalizador insoluble (actividad específica 9249 U/g peso seco) que permita reuso. En un tercer enfoque, la biomasa celular fue sometida a un tratamiento térmico y encapsulada en esferas de alginato de calcio para generar un biocatalizador reusable de células muertas (actividad específica 103 U/g peso seco). Los tres biocatalizadores hidrolizaron completamente el azúcar de caña (70 % p/v) en operación continua o discontinua a 60 ºC, y ofrecen opciones alternativas rentables para la inversión enzimática del azúcar a escala industrial. Este trabajo mereció el Premio Anual de la Academia de Ciencias de Cuba para el año 2013.

REFERENCIAS (EN ESTE ARTÍCULO)

1. Kotwal SM, Shankar V. Immobilized invertase. Biotechnol Adv. 2009;27(4):311-22.

2. Andjelković U, Pićurić S, Vujčić Z. Purification and characterisation of Saccharomyces cerevisiae external invertase isoforms. Food Chem.2010;120(3):799-804.

3. Liebl W, Brem D, Gotschlich A. Analysis of the gene for beta-fructosidase (invertase, inulinase) of the hyperthermophilic bacterium Thermotoga maritima, and characterisation of the enzyme expressed in Escherichia coli. Appl Microbiol Biotechnol. 1998;50(1):55-64.

4. Muñoz-Gutiérrez I, Rodríguez-Alegría ME, López-Mungía A. Kinetic behavior and specificity of b-fructosidases in the hydrolysis of plant and microbial fructans. Proc Biochem. 2009;44(8):891-8.

5. Menendez C, Martinez D, Trujillo LE, Mazola Y, Gonzalez E, Perez ER, et al. Constitutive high-level expression of a codon-optimized beta-fructosidase gene from the hyperthermophile Thermotoga maritima in Pichia pastoris. Appl Microbiol Biotechnol. 2013;97(3):1201-12.

6. Pedroche J, Yust MM, Mateo C, Fernández-Lafuente R, Girón-Calle J, Alaiz M, et al. Effect of the support and experimental conditions in the intensity of the multipoint covalent attachment of proteins on glyoxyl-agarose supports: correlation between enzyme-support linkages and thermal stability. Enzyme Microb Technol. 2007;40(5):1160-6.

7. Strand BL, Morch YA, Skjak-Braek G. Alginate as immobilization matrix for cells. Minerva Biotecnol. 2000;1(4)2:222-33.

8. Najafpour G, Younesi H, Ismail KSK. Ethanol fermentation in an immobilized cell reactor using Saccharomyces cerevisiae. Bioresour Technol. 2004;92(3):251-60.

9. Potvin G, Ahmad A, Zisheng Z. Bioprocess engineering aspects of heterologous protein production in Pichia pastoris: A review. Biochem Engineering J. 2012;64:91- 105.

10. Menéndez C, Hernández L, Banguela A, País J. Functional production and secretion of the Gluconacetobacter diazotrophicus fructose-releasing exo-levanase (LsdB) in Pichia pastoris. Enzyme Microb Technol. 2004;34(5):446-52.

11. Trujillo LE, Arrieta JG, Dafhnis F, Garcia J, Valdes J, Tambara Y, et al. Fructooligosaccharides production by the Gluconacetobacter diazotrophicus levansucrase expressed in the methylotrophic yeast Pichia pastoris. Enzyme Microb Technol. 2001; 28(2-3):139-44.

12. Trujillo LE, Gómez R, Banguela A, Soto M, Arrieta JG, Hernández L. Catalytical properties of N-glycosylated Gluconacetobacter diazotrophicus levansucrase produced in yeast. Electron J Biotechnol. 2004;7(2):5-23.

13. Martínez D, Cutiño-Avila B, Pérez ER, Menéndez C, Hernández L, del Monte- Martínez A. A thermostable exo-b-fructosidase immobilized through rational design. Food Chem. 2014;145(5):826-31.

14. Martinez D, Menendez C, Echemendia FM, Perez ER, Trujillo LE, Sobrino A, et al. Complete sucrose hydrolysis by heat-killed recombinant Pichia pastoris cells entrapped in calcium alginate. Microb Cell Fact. 2014;13:87.