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Type: TESE
Title: Produção e caracterização da Beta-frutofuranosidase de linhagem mutante de Aspergillus niger e sua aplicação na produção de frutooligossacarideos
Author: Contado, Jose Luis
Advisor: Park, Yong Kun, 1930-
Abstract: Resumo: Frutooligossacarídeos, ou Neosugar, são oligômeros de sacarose, constituídos de uma molécula de glicose unida com 2, 3 ou 4 unidades de frutose por ligação ß-2,1, resultando em estruturas designadas como 1-kestose (GF2), nistose (GF3) e 1f-frutofuranosil nistose (GF4), respectivamente. Sabe-se que os frutooligossacarídeos existem naturalmente em muitos tipos de plantas. Podem também ser obtidos a partir de sacarose através da transfrutosilação catalisada pela enzima ß-frutofuranosidase (E.C.3.2.1.26) de microrganismos. Frutooligossacarídeos têm-se tomado de grande interesse por estimular o crescimento de bifidobactérias benéficas do trato digestivo, diminuir o teor do colesterol total e lipídeos no soro sanguíneo, reduzir a constipação intestinal, e em geral melhorar a saúde humana. Neosugar é uma mistura de frutooligossacarídeos, 1-kestose (GF2), nistose (GF3) e 1f-frutofuranosil nistose (GF4) e é comercialmente produzido a partir de sacarose usando a ß-frutofuranosidase obtida de A. niger. O objetivo deste trabalho foi induzir um mutante de Aspergillus niger, utilizando o reagente N-Metil N' -Nitro N-Nitrosoguanidina (M.N.N.G.) e raios ultravioleta (UV), que produzisse uma ß-frutofuranosidase com maior atividade de transfrutosilação para produção de frutooligossacarídeos do que a linhagem parental e comparar as características das duas enzimas. Uma linhagem mutante (nº 12) de A. niger, obtida pelo tratamento com M.N.N.G.-UV, foi selecionada por apresentar mais que o dobro da atividade ß-frutofuranosidase que a linhagem parental. Esta linhagem mutante produziu menos conídea em PDA e mostrou-se morfologicamente diferente apresentando colônias bege. A ß-frutofuranosidase extracelular da linhagem mutante foi purificada cerca de 15,8 vezes em relação a enzima bruta sendo obtido 39,2 % de rendimento. A enzima purificada apresentou atividade específica de 4,26 unidades/mg de proteína. A enzima apresentou pH e temperatura ótima de atividade na faixa de 5,5-6,0 e 50-55°C, respectivamente. A enzima mostrou-se estável na faixa de pH 5,0 a 6,0 e a temperaturas inferiores a 55°C. Os valores de km e Vmáx da ß-frutofuranosidase para sacarose foram 0,47 M e 1,02 µmol/ml/min, respectivamente. A atividade enzimática foi inibida com 1 mM de N-bromosuccinimida, ß-mercaptoetanol, HgCl2 e I2, e com 10 mM de AgNO3, após 30 minutos a 55°C. A ß-frutofuranosidase extracelular da linhagem mutante foi purificada cerca de 15,4 vezes em relação a enzima bruta sendo obtido 31,7 % de rendimento. A enzima purificada apresentou atividade específica de 1,66 unidades/mg de proteína. A enzima apresentou pH e temperatura ótima de atividade na faixa de 5,0-6,0 e 50-55°C, respectivamente. A enzima mostrou-se estável na faixa de pH 5,0 a 6,0 e a temperaturas inferiores a 55°C. Os valores de Km e Vmáx da ß-frutofuranosidase para sacarose foram 0,37 M e 1,12 µmol/ml/min, respectivamente. A atividade enzimática foi inibida com 1 mM de N-bromosuccinimida, ß-mercaptoetanol, HgCl2 e I2. e com 10 mM de AgNO3, após 30 minutos à 55°C.O maior rendimento de frutooligossacarídeos (54,41%) em relação aos açúcares totais foi obtido utilizando-se ß-frutofuranosidase e 30% substrato sacarose em tampão citrato-fosfato pH 5,5 após 6 horas de incubação a 55°C. A concentração de substrato e o tempo de incubação são importantes para obter a proporção de GF2/GF3/GF4 desejada

Abstract: Fructooligosaccharides (or Neosugar) are sucrose oligomers, which are composed of glucose attached via a ß-(2-1) linkage to 2, 3 or 4 fructose units. The resulting structures are designated as l-kestose (GF2), nystose (GF3) and lf-fructofuranosylnystose (GF4), respectively. It is known that fructooligosaccharides exist naturally in many kinds of plants. They can also be prepared from sucrose through the transfructosylating action of enzyme ß-fructofuranosidase (E.C. 3.2.1.26) obtained from microorganisms. Fructooligosaccharides have become of major interest due to their growth stimulation of beneficial bifidobacteria in the digestive tract, decrease of total cholesterol and lipid in the serum, relief of constipation, and general improvement of human health. Neosugar is a mixture of the fructooligosaccharides, l-kestose (GF2), nystose (GF3) and 1f-fructofuranosylnystose (GF4), and is commercially produced from sucrose using the enzyme ß-frutofuranosidase enzyme obtained from A. niger ATCC 20611. The objective of this work was to induce a mutant of Aspergillus niger, using M-Methyl N'-Nitro N-Nitrosoguanidine (M.N.N.G.) and ultraviolet ligth (UV) producing higher ß-fructofuranosidase activity for the production of fructooligosaccharides than the parent strain and to study the characteristics of the enzyme. A mutant strain(nº 12) of A. niger, obtained by treatment with M.N.N.G.-UV, was selected, producing 100% more ß-fructofuranosidase than the parent strain. The mutant produced less conidia on PDA and was morphologically different: brownish white colonies. The extracellular ß-fructofuranosidase of the mutant strain was purified about 15.8-fold (40.2% yield) with respect to the crude enzyme preparation, showing a specific activity of 4.26 units/mg protein. It was found that the optimum pH and temperature for activity were 5.5-6.0 and 50-55°C, respectively. The enzyme was stable from pH 5.0 to 6.0 and at temperatures below 55°C. The Km and Vmáx values of the ß-fructofuranosidase for sucrose were 0.47 M and 1.02 µmol/ml/min., respectively. The activity of the enzyme was inhibited by 1 mM by N-bromosuccinimide, ß-mercaptoethanol, HgCl2 and I2, and by 10 mM AgNO3 after 30 minutes at 55°C. The extracellular ß-fructofuranosidase parent strain was purified about 15.4-fold (38.6 % yield) with respect to the crude enzyme preparation showing a specific activity of 1.66 units/mg protein. It was found that the optimum pH and temperature for activity were 5.0-6.0 and 50-55°C, respectively. The enzyme was stable from pH 5.0 to 6.0 and at temperatures below 55°e. The enzyme was stable from pH 5.0 to 6.0 and at temperatures below 55 °e. The Km and Vmax values of the ß -fructofuranosidase for sucrose were 0.37 M and 1.12 µmol/ml/min.., respectively. The activity of the enzyme was inhibited by 1 mM by N-bromosuccinimide, ß-mercaptoethanol, HgCl2 and I2, and by 10 mM AgNO3 after 30 minutes at 55°C. Maximum conversion yeld from sacarose to fructo-oligosaccharides (54.41%) was obtained when added ß-frutofuranosidase in 30% sucrose, at 55°C and pH 5,5, for 6 hrs incubation. The production efficienceis of GF2/GF3/GF4 depending on sucrose concentration and the reaction time
Subject: Aspergillus niger
Mutação (Biologia)
Language: Português
Editor: [s.n.]
Date Issue: 1998
Appears in Collections:FEA - Dissertação e Tese

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