enzimas industriales: microbios productores de lipasa a partir de sustancias volátiles residuales

HTML texto completo

enzimas industriales: microbios productores de lipasa a partir de sustancias volátiles residuales

  1. M. Muthumari, S. Thilagavathi y N., Hariram*

Departamento de Biotecnología, Universidad Kalasalingam, Krishnankoil-626126, Tamil Nadu, India

Resumen: La lipasa es una enzima termoestable extracelular importante que ha recibido considerable atención para su uso potencial en la industria alimentaria. Por lo tanto, para lograr la producción a gran escala de organismos gram positivos y negativos es comercialmente importante enzima lipasa bajo la fermentación. Las lipasas son producidas por microorganismos como bacterias y hongos. Sin embargo, nos hemos centrado en las lipasas microbianas bacterianas eran económicamente importantes de varias propiedades., Los presentes estudios de los objetivos de este trabajo fueron el aislamiento y la identificación de bacterias productoras de lipasa a partir del biogás que produce sustancias volátiles como fuentes de residuos de plantas de energía. Se realizó la optimización de las condiciones experimentales para la cantidad máxima de producción enzimática.

Palabras Clave:

lipasa, enzima, Gram positivo, Gram negativo y bacterias

Introducción: las lipasas (triacilglicerol acil hidrolasas, EC 3.1.1.3) catalizan la hidrólisis y la síntesis de ésteres formados a partir de glicerol y ácidos grasos de cadena larga., Las lipasas ocurren ampliamente en la naturaleza, pero solo las lipasas microbianas son comercialmente significativas. Las muchas aplicaciones de las lipasas incluyen síntesis orgánicas especiales, hidrólisis de grasas y aceites, modificación de grasas, mejora del sabor en el procesamiento de alimentos, resolución de mezclas racémicas y análisis químicos. Este artículo discute la producción, recuperación y uso de lipasas microbianas. Se abordan cuestiones de cinética enzimática, termoestabilidad y bioactividad y también se detallan las producciones de lipasas recombinantes. Se discuten los preparados inmovilizados de lipasas., En vista de la creciente comprensión de las lipasas y sus muchas aplicaciones en síntesis de alto valor y como enzimas a granel, estas enzimas están teniendo un impacto creciente en el bioprocesamiento

debe haber tres factores para detectar una bacteria lipasa positiva mediante el cultivo. Estos factores incluyen (i) el crecimiento del organismo, (II) la producción de lipasa por ese organismo en condiciones de crecimiento adecuadas y (iii) la presencia de un método sensible para detectar la actividad de la lipasa 31. Las condiciones de crecimiento afectan la síntesis de lipasa por microorganismos., Las fuentes de carbono y nitrógeno, la presencia de activadores e inhibidores, la temperatura de incubación, el pH, la cantidad de inóculo y la tensión de oxígeno pueden influir en la producción de lipasa 13. La fuente de carbono ha sido reportada como el principal factor que afecta la expresión de la lipasa, ya que las lipasas son enzimas inducibles. La producción de estas enzimas depende de la presencia de un lípido, como el aceite de oliva o cualquier otro inductor, como triacilgliceroles, ácidos grasos y preadolescentes.,

en los eucariotas, las lipasas están involucradas en varias etapas del metabolismo de los lípidos, incluida la digestión de grasas, la absorción, la reconstitución y el metabolismo de las lipoproteínas. En las plantas, las lipasas se encuentran en los tejidos de reserva de energía. Cómo interactúan las lipasas y los lípidos en la interfaz todavía no está del todo claro y es un tema de intensa investigación 3. Debido a su gran importancia, las lipasas siguen siendo objeto de un estudio intensivo., La investigación sobre lipasas se centra particularmente en la caracterización estructural, elucidación del mecanismo de acción, cinética, secuenciación y clonación de genes lipasas y caracterización general del rendimiento 1, 4. En comparación con este esfuerzo, se ha trabajado relativamente poco en el desarrollo de sistemas robustos de biorreactores de lipasa para uso comercial.

las lipasas comercialmente útiles se obtienen generalmente de microorganismos que producen una amplia variedad de lipasas extracelulares., Muchas lipasas son activas en disolventes orgánicos donde catalizan una serie de reacciones útiles, incluida la esterificación 8, 16, 21, 23, 24, 25, 30 transesterificación, acilación regioselectiva de glicoles y mentoles, y síntesis de péptidos 10, 39 y otros productos químicos1, 4, 5.

materiales y métodos:

recolección de muestras:

Las sustancias volátiles se recolectaron en bolsas de plástico de la planta de IOT en Pudhuchathiram y Tiruchencode en Tamilnadu, India., El aislamiento del aislado bacteriano se llevó a cabo diluyendo en serie Las muestras volátiles en agua estéril y posteriormente enchapando en el medio base de agar de Tributirina al 1,5% que contiene Rodomina B mediante el método de la placa de vertido.

efecto del pH inicial:

se accedió al efecto del pH inicial en el rango de 5.0 A 8.0 produciendo lipasa mediante cultivos de matraz. El medio que contiene 0,5% de aceite de oliva y con Tween 20 induce la actividad lipolítica se incrementó.,

efecto de la temperatura:

el efecto de diferentes tipos de temperatura se incubaron en placa bacteriana por producción de lipasa se probó en 37ºC, 50ºC y 70ºC manteniendo constante el pH de los medios de fermentación junto con la concentración óptima de cualquiera de los dos de aceite de oliva al 0,5% y con Tween 20.

ensayo de lipasa:

para determinar la actividad de la lipasa sobre la base de la hidrólisis del aceite de oliva 28. La muestra se mezcló con 1,0 ml de sustrato que contenía 10,0 ml de aceite de oliva homogeneizado al 10% en goma arábiga al 10% (Neem), 2 ml de solución de CaCl2 al 0,6% y 5 ml de 0.,2mol L1 Citrate buffer, pH7.0. La mezcla de sustrato enzimático se incubó en un agitador orbital a 100 RPM a 37 ° C durante 1 hora. para detener la mezcla de reacción, los ácidos grasos liberados se titularon con 0.1 mol l-1naoh. La actividad enzimática de la lipasa extracelular se expresó en unidades (U) por ml de caldo.

resultados y discusión:

aislamiento e identificación de cepas bacterianas productoras de lipasa:

se recolectaron sustancias volátiles en bolsas de plástico de la planta de IOT en Pudhuchathiram y Tiruchencode en Tamilnadu, India., El aislamiento del aislado bacteriano se llevó a cabo diluyendo en serie Las muestras volátiles en agua estéril y posteriormente enchapando en el medio base de agar de Tributirina al 1,5% conteniendo con y sin Rodomina B mediante el método de vertido en placa (Fig.3). Las placas fueron incubadas a 37’c por 48-72Hrs. y observen para la formación de la zona (Fig.4). Una zona clara alrededor de las colonias indica la producción de lipasa (Cardenas et al, 2001)., Las cepas positivas de lipasa se purificaron más, se cultivaron en caldo nutritivo a 37’C durante 24 horas y se evaluaron para determinar la capacidad de producir lipasa con aceite de oliva, los aislados bacterianos L1, L2, L3, L4, L5, L6, L7, L8, L9, L10 y L11. Entre ellas se identificó la mayor actividad lipasa por diferentes temperaturas y pH (Fig.1 y 2) y se llevaron a cabo estudios adicionales por características morfológicas, fisiológicas y bioquímicas (Tabla 1) de las cepas lipolíticas silvestres potentes mediante el método descrito en el manual de bacteriología Determinativa de Berget.,

PLATE 2: A-F. SHOWS LIPASE PRODUCING DIFFERENT TYPES of ISOLATES.

FIG. 3: MUESTRA LA SUPLEMENTACIÓN DEL MEDIO AGAR DE TRIBUTIRINA CON RODOMINA B Y DIFERENTES MORFOLOGÍAS DE COLONIAS DE AISLADOS PRODUCTORES DE LIPASA.

FIG.4: muestra la suplementación del medio agar de TRIBUTIRINA que contiene L1 A L11 morfología de Colonia diferente de los aislados productores de lipasa y la formación de zonas en la placa (48HRS).

Efecto de fuentes de carbono:

Sugihara et al.,(1991) reportaron producción de lipasa a partir de aislados bacterianos en presencia de 1% de aceite de oliva en el medio de cultivo. Se observó poca actividad enzimática en ausencia de aceite de oliva, incluso después de un cultivo prolongado. Se informó que la glucosa, el aceite de oliva y la Tween 20 eran las mejores fuentes de carbohidratos y lípidos, respectivamente, para la producción de una lipasa extracelular por aislados bacterianos L1, L3, L4, L6, L7, L9, L10 y L11. Cuando se compararon las dos fuentes de carbono, se encontró que el aceite de Palma a una concentración del 2% producía 12 veces más lipasa que el medio de fructosa 29.,

tabla 1: caracteres morfológicos, fisiológicos y bioquímicos del organismo productor de lipasa a partir de sustancias volátiles.

efecto del pH y la temperatura:

la enzima mostró una actividad óptima a 50ºC y pH7.0. La actividad enzimática máxima 7,5 U / ml a 8,5 pH se encontró en el aislado L5 y en comparación con el aislado L4 se encontró poco menos en 0,8 U/ml de actividad. Por el contrario, si el aumento de temperatura a 70ºC la actividad enzimática se encontró alta en 7U / ml en el aislado L4 y menor en el rendimiento L5 a 2,5 U/ml de síntesis de enzimas., Del mismo modo, nuestros resultados se encontraron en la enzima que retuvo el 50% de su actividad original después de 1 h de incubación a 60ºC y 30 min de incubación a 70ºC 26.

microorganismos productores de lipasas:

las lipasas son producidas por muchos microorganismos y eucariotas superiores. La mayoría de las lipasas comercialmente útiles son de origen microbiano. Algunos de los microorganismos productores de lipasa a partir de sustancias volátiles se enumeran en la tabla 1.,

aislamiento y cribado de microorganismos productores de lipasa:

se han encontrado microorganismos productores de lipasa en diversos hábitats, como desechos volátiles industriales de los aislados bacterianos L1, L2,L3, L4, L5, L6, L7, L8, L9, L10 y L11., fábricas de procesamiento de aceite vegetal, lecherías, suelo contaminado con aceite, semillas oleaginosas y alimentos en descomposición 36, montones de compost, puntas de carbón y aguas termales 37. Sin embargo, los microorganismos productores de lipasa incluyen bacterias, hongos, levaduras y actinomyces., Los métodos simples y confiables para detectar la actividad de la lipasa en microorganismos han sido descritos por Sierra(1957). Las formaciones de zonas opacas alrededor de las colonias son una indicación de la producción de lipasa por los organismos. La modificación de esto, ya que say utiliza varios surfactantes Tween en combinación con aceite para pies de Nile blueorneet y sales Cu2+. Además, el cribado de los productores de lipasa en placas de agar se realiza con frecuencia mediante el uso de Tributirina como sustrato 7 y las zonas claras alrededor de las colonias indican la producción de lipasa., También se han descrito sistemas de cribado que utilizan sustratos cromogénicos 38. Wang et al. (1995) utilizaron placas de una actividad modificada de la lipasa Bagartoscreen de rodamina en un gran número de microorganismos. Otras versiones de este método han sido reportadas 17, 22.

tipos de mediafor desarrollo de lipasa:

las lipasas se producen en su mayoría microorganismos por cultivo sumergido 18, pero también se pueden usar métodos de fermentación en estado olido 9. El cultivo celular inmovilizado se ha utilizado en algunos casos15., Se han realizado muchos estudios para definir el cultivo óptimo y los requisitos nutricionales para la producción de lipasa mediante Cultivo sumergido. La producción de lipasa bacteriana enzimática está influenciada por el tipo y la concentración de fuentes de carbono y nitrógeno, el pH de cultivo, la temperatura de crecimiento y la concentración de oxígeno disuelto 11. Las fuentes de carbono lipídico parecen ser generalmente esenciales para obtener un alto rendimiento de lipasa; sin embargo, algunos autores han producido buenos rendimientos en ausencia de grasas y aceites.,

Aplicación Industrial:

las lipasas se consideran el tercer grupo enzimático más grande, después de las proteasas y carbohidrolasas, según el volumen total de ventas. El uso comercial de lipasas es un negocio de mil millones de dólares que consiste en una amplia variedad de aplicaciones diferentes (Tabla 2). Las enzimas lipolíticas están atrayendo una enorme atención debido a su potencial biotecnológico 12, 19, 27, 32. Las lipasas se utilizan de dos maneras distintas: como catalizadores biológicos para producir diferentes productos (p.ej., ingredientes alimentarios) y en aplicaciones directas, como desengrasantes en la industria de procesamiento del cuero, aditivos en la formulación de detergentes para ropa o como hidrolizado potencial

Tabla 2: Aplicación INDUSTRIAL y función de enzimas lipasas bacterianas

S.,2″>VII Paper Improved quality Bacteria Hydrolysis Paper
VIII Cleaning Removal of fats Bacteria Hydrolysis Cleaning

agents for industrially important fats and oils., La gammagrafía de lipasa también se puede utilizar en las reacciones de esterificación, transesterificación e interesterificación14, 20. La transesterificación catalizada por lipasa en solventes orgánicos es una aplicación industrial emergente, como la producción de equivalente de manteca de cacao, sustituto de grasa de leche humana, ácidos grasos poliinsaturados muy importantes desde el punto de vista farmacéutico, lípidos ricos o bajos en calorías y producción de biodiesel a partir de aceite vegetal 19. Las lipasas también se utilizan como detergente para ropa y detergente para lavar platos., Pueden reducir la carga ambiental de los productos detergentes, ya que ahorran energía al permitir una temperatura de lavado más baja y son biodegradables, sin dejar residuos dañinos. Hay muchas patentes de lipasa disponibles y productos comerciales para la industria de detergentes 14. Las lipasas se utilizan ampliamente en la industria láctea para la hidrólisis de la grasa de la leche. Las aplicaciones actuales incluyen la mejora del sabor de los quesos, la aceleración de la maduración del queso y la lipólisis de la grasa de mantequilla y la nata., Los ácidos grasos libres generados por la acción de las lipasas sobre la grasa láctea son esenciales para muchos productos lácteos, particularmente para ablandar los quesos, ya que estos tienen características de sabor específicas6, 14.

conclusión: las lipasas son enzimas versátiles que se utilizan ampliamente y son cada vez más importantes en aplicaciones de alto valor en la industria alimentaria y la producción de productos químicos finos. Las lipasas son capaces de la biotransformación selectiva de la región y del Estero selectivo y permiten la resolución de mezclas racémicas., Las lipasas con propiedades mejoradas están siendo producidas por la selección natural y la ingeniería de proteínas para el estudio de 16S rRNA y para un estudio adicional para mejorar la utilidad de estas enzimas. Simultáneamente, se están haciendo avances en las tecnologías de biorreactor y reacción para el uso efectivo de las lipasas. Sin embargo, la tasa de progreso es lento procesamiento basado en la lipasa tiene un futuro prometedor; factores que plantean limitaciones incluyen son latively alto costo de lipasas y una falta de enzimas con el rango óptimo de especificidades catalíticas y propiedades requeridas en las diversas aplicaciones.,

reconocimiento: estamos sinceramente agradecidos al Canciller y Vicerrector, Universidad Kalasalingam, Krishnankoil, Distrito de Viruthunagar, Srivilliputhur-626 126 Tamil Nadu.

  1. Alberghina L, Schmid RD, Verger R, editors. Lipasas: estructura, mecanismo e ingeniería genética Weinheim: VCH, 1991.
  2. Azim a, Sharma SK, Olsen CE, Parmar vs. síntesis catalizada por lipasa de a-haloamidas enriquecidas ópticamente. Bioorg Med Chem 2001; 9: 1345-8.
  3. Balashev K, Jensen TR, Kjaer K, Bjornholm T., Nuevos métodos para el estudio de los lípidos y las lipasas y su mutua interacción en interfaces: Parte I. la microscopía de fuerza Atómica. Biochimie 2001; 83: 387-97.
  4. bornscheuer UT, editor. Enzimas en modificación lipídica Weinheim: Wiley-VCH, 2000
  5. Berglund P, Hutt K. biocatalytic synthesis of enantiopure compounds using lipases. En: Patel RN, editor. Biocatálisis selectiva estéreo. Nueva York: Marcel Dekker, 2000.
  6. Bigelis, R. (1992) Food Enzymes. In: Biotechnology of filamentous fungi, Finkelstein, D. B. and Ball, C.,, Butterworth-Heinemann (Reed Publishing), USA
  7. Cardenas J, Alvarez e, deCastro-Alvarez M-S, Sanchez-MonteroJ-M, Valmaseda M, Elson SW, Sinisterra J-V. Screening Andcatalyticactivityinorganicsynthesis Ofnovelfungalandyeastlipases. J Mol Catal B: Enzym. 2001; 14: 111-23
  8. Chowdary GV, Ramesh MN, Prapulla SG. Síntesis enzimática de isoamilisovalerato utilizando lipasa inmovilizada de Rhizomucormiehei: análisis multivariante. Process Biochem 2001; 36: 331-9.
  9. Chisti Y. fermentaciones de sustrato sólido, producción de enzimas, enriquecimiento de alimentos. En: Flickinger MC, Drew SW, editores., Encyclopedia of bioprocess technology: fermentation, biocatalysis, and bioseparation, vol.5.Nueva York: Wiley, 1999a.pp.2446-62.
  10. Ducret a, Trani M, Lortie R. Lipase catalized enantioselective esterification of ibuprofen in organic solvent under controlled water activity. Enzyme Microb Technol 1998; 22: 212-6.
  11. Elibol M, Ozer D. influencia de la producción de oxigeno transferonlipasa por Rhizopusarrhizus. Procese Biochem. 2001; 36:325–9.
  12. Faber, K. (1995) biotrans formations in organic chemistry –a text book. Springer-Verlag Berlin Heidelberg.
  13. Gupta, R., N. Gupta, and P., Rathi. 2004 .Lipasas bacterianas: una visión general de la producción, purificación y propiedades bioquímicas. Appl Microbiol Biotechnol 64: 763 – 781.
  14. Hasan, F.; Shah, A. A. and Hameed, A. (2006) industrial applications of microbial lipases. Enzyme Microbiol Biotechnol 39. 235-251.
  15. Hemachander C, Bose N, Puvanakrishnan R. inmovilización de células enteras de Ralstoniapickettii para la producción de lipasa. Process Biochem 2001; 36: 629-33.
  16. Hamsaveni DR, Prapulla SG, Divakar S. Response surface methodological approach for the synthesis of isobutyl isobutirate. Process Biochem 2001; 36: 1103-9.,
  17. Hou CT. dependencia del pH y termoestabilidad de lipasas de cultivos de la colección de cultivos ARS. JInd Microbiol 1994; 13: 242-8.
  18. Lip T, Kikuta H, Nagamori e, Honda H, Ogino H, Ishikawa H, Kobayashi T. Lipase production in two-step fed-batch culture of organic solvent-tolerant Pseudomonasaeruginosa LST-03. J Bio Sci Bio Eng 2001; 91: 245-50.
  19. Jaeger KE, Reetz TM. Lipasas microbianas de herramientas versátiles para biotecnología.TrendsBiotechnol1998; 16: 396-403.
  20. Kademi, A.; Leblanc, D. And Houde, A. (2005) Lipases in Enzyme Technology, Asia tech Publishers Inc. 297-318.,
  21. Kiyota H, Higashi e, Koike T, Oritani T. Lipase-catalyzed preparation of both enantiomers of methyl jasmonate. Tetrahedron: Asymmetry 2001; 12:1035-8.
  22. Kouker G, Jaeger KE. Ensayo de placas específicas y sensibles para lipasas bacterianas. Appl Environ Microbiol 1987; 53: 211-3.
  23. Krishna SH, Karanth NG. Síntesis catalizada por lipasa del butirato de isoamilo. Un estudio cinético. Bio chim Bio phys Acta 2001; 1547: 262-7.
  24. Krishna SH, Sattur AP, Karanth NG. Síntesis catalizada por lipasa de isoamilisobutirato-optimización usando diseño rotativo compuesto central., Process Biochem 2001; 37: 9 -16.
  25. Kiran KR, Manohar B, Divakar S. A Central composite rotatable design analysis of lipase catalyzed synthesis of Lauroyl lactic acid at bench-scale level. Enzyme Microb Technol 2001a; 29: 122-8.
  26. Lee D, Kok y, Kim K, Kim B, Choi H, Kim D, SUHARTONO MT, Pyun Y. Isolation and characterization of a thermophiliclipase from Bacillus thermo leovorans ID-1. FEMS Micro biol Lett1999; 179:393-400.
  27. Liese a, Seelbach K, Wandrey C, editors. Industrial biotransformation Weinheim: Wiley-VCH, 2000.
  28. Macedo GA, Park YK, Pastor GM., Partial purification and characterization of an extracelular lipase from a newly isolated strain of Geotrichumsp. Rev Microbiol1997; 28: 90-5.
  29. Papaparaskevas D, Christakopoulos P, Kekos D, Macris BJ. Optimizando la producción de lipasa extracelular de Rhodotorulaglutinis.BiotechnolLett1992; 14: 397-402.
  30. Rao P, Divakar S. Lipase catalized esterification of a-terpineol with various organic acids: application of the Plackett-Burman design. Process Biochem 2001; 36: 1125-8.
  31. Shelley, A. W., H. C. Deeth, and I. C. Mac Rae. 1987., Review of methods of enumeration, detection and isolation of lipolytic microorganisms with special reference to dairy applications. J. Microbiol. Methods 6: 123-137.
  32. Sheldon, R. A. (1996) Large-scale enzymatic conversions in non-aqueous media. In: Enzymatic reactions in organic media, Koskinen, A. M. P and Klibanov, A. M, Chapman & Hall, 266-307.
  33. Sierra G. un método sencillo para la detección de la actividad lipolítica de microorganismos y algunas observaciones sobre la influencia del contacto entre células y sustratos grasos. Antonievan Leeuwenhoek1957; 23:15-22.,
  34. Sugihara a, Tani T, Tominaga Y. purificación y caracterización de anovelther mostablelipase de Bacillus sp. JBiochem1991; 109: 211-6
  35. Sih, C. J.; Girdaukas, G.; Chen, C-S. and sih, J. C.(1996) Enzymatic resolutions of alcohols, esters, and nitrogen-containing compounds. In: Enzymatic reactions inorganic media, Koskinen, A. M. P and Klibanov, A. M, Chapman & Hall, 94-139
  1. Sztajer H, Maliszewska i, Wieczorek J. Production of exogenous lipase by bacteria, fungi and actinomycetes., Enzyme Microb Technol 1988; 10: 492-7
  2. Wang y, Srivastava KC, Shen GJ, Wang HY. Lipasa alcalina termoestable de una cepa de bacilo termofílico recién aislada, A30-1 (ATCC53841). J Ferment Bioeng1995; 79: 433-8.
  3. Yeoh HH, Wong FM, Lin G. Screening for fungal lipases using chromogenic lipid substrates. Mycologia 1986; 78: 298-300
  4. Zhang LQ, Zhang yd, Xu L, Li XL, Yang XC, Xu GL, Wu XX, Gao HY, Du WB, Zhang XT, Zhang XZ. Síntesis catalizada por lipasa de DIAMIDA RGD en solventes orgánicos miscibles en agua acuosa. Enzyme Microb Technol 2001; 29: 129-35.,

    Cómo citar este artículo:

    Muthumari GM, Thilagavathi S and Hariram n: industrial Enzymes: Lipase Producing Microbes from Waste Volatile Substances. Int J Pharm Sci Res 2016; 7( 5): 2201-08.doi: 10.13040 / IJPSR.0975-8232.7(5).2201-08.

    todos © 2013 están reservados por International Journal of Pharmaceutical Sciences and Research. Esta revista está bajo una licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 3.0 Unported.