In vitro and in situ activity of carboxymethyl cellulase and glutamate dehydrogenase according to supplementation with different nitrogenous compounds

Two experiments were carried out to evaluate the effect of supplementation with different nitrogenous compounds on the activities of carboxymethil cellulase (CMCase) and glutamate dehydrogenase (GDH). In the first experiment, four treatments were evaluated in vitro: cellulose, cellulose with casein, cellulose with urea, and cellulose with casamino acids. After 6, 12 and 24 hours of incubation, CMCase and GDH activity, pH, and concentrations of ammonia nitrogen (AN) and microbial protein were measured. In the three incubation periods, the concentration of AN was higher when urea was used as a supplemental source of nitrogen. The activity of CMCase was higher with the addition of urea and casamino acids when compared with the control and the casein treatment. Supplementation with casamino acids provided higher GDH activity when compared with the control at 6 hours of incubation. At 12 hours of incubation, the GHD activity was also stimulated by casein. At 24 hours, there was no difference in GHD activity among treatments. In the second experiment, three rumen-fistulated bulls were used for in situ evaluation. Animals were fed Tifton hay (Cynodon sp.) ad libitum. The treatments consisted of control (no supplementation), supplementation with non-protein nitrogenous compounds (urea and ammonium sulphate, 9:1) and supplementation with protein (albumin). In treatments with nitrogenous compound supplementation, 1 g of crude protein/kg of body weight was supplied. The experiment was conducted in a 3 × 3 Latin square design. The measurements were performed at 6, 12 and 24 hours after supplementation. No difference in GDH activity was observed among treatments. The control treatment showed higher CMCase activity when compared with the treatments containing supplemental sources of nitrogen. However, urea supplementation provided higher CMCase activity compared to albumin.

Partial purification and properties of cellulase-free alkaline xylanase produced by Rhizopus stolonifer in solid-state fermentation

Rhizopus stolonifer was cultivated in wheat bran to produce a cellulase-free alkaline xylanase. The purified enzyme obtained after molecular exclusion chromatography in Sephacryl S-200 HR showed optimum temperature as 45 degrees C and hydrolysis pHs optima as pH 6.0 and 9.0. Xylanase presented higher Vmax at pH 9.0 (0.87 mu mol/mg protein) than at pH 6.0 and minor Km at pH 6.0 (7.42 mg/mL)than at pH 9.0.

Production and characterization of cellulase-free xylanase from Trichoderma inhamatum

The production of extracellular cellulase-free xylanase from Trichoderma inhamatum was evaluated in liquid Vogel medium with different carbon sources as natural substrates and agricultural or agro-industrial wastes. Optimal production of 244.02 U/mL was obtained with xylan as carbon source, pH 6.0 at 25 degrees C, 120 rpm, and 60-h time culture. Optimal conditions for enzyme activity were 50 degrees C and pH 5.5. Thermal stability of T. inhamatum xylanolytic complex expressed as T(1/2) was 2.2 h at 40 degrees C and 2 min at 50 degrees C. The pH stability was high from 4.0 to 11.0.These results indicate possible employment of such enzymatic complex in some industrial processes which require activity in acid pH, wide-ranging pH stability, and cellulase activity absence.

Characterization of a cellulase-free xylanase producing Bacillus sp for biobleaching of kraft pulp

Application of the xylanase in the pulp bleaching process has been shown to be effective in decreasing the amount of chlorinating agents in the process and improving the brightness of the pulp. The use of thermostable cellulase-free xylanase might enhance both the technical and economic feasibility of the process. In this work an alkalophylic strain of Bacillus sp 77-2, was isolated which showed a high production of xylanase and free cellulases. The xylanase of Bacillus sp displayed an optimum pH of 6.0 (with 70% activity at pH 9.0), all optimum temperature of 60 degrees C, pH stability in the range 5-10 and thermal stability of 50 degrees C. These characteristics are important to the kraft pulp bleaching because they are similar to those found in the industrial paper environment.

PRODUCTION OF MICROBIAL ALKALINE CELLULASE AND STUDIES OF THEIR CHARACTERISTICS

In order to obtain cellulases that improve the detergency of laundry detergent products, two alkalophilic microorganims, Bacillus sp B38-2 and Streptomyces sp S36-2, were isolated from soil and compost by incubating samples in enrichment culture medium containing CMC and Na2CO3 at pH9.6. It was found that they secrete a constitutive extracellular alkaline carboxymethyl cellulase (CMCase) in high quantity. The maximum enzyme activity was observed between 48hr to 72 hr at 30-degrees-C for the Streptomyces and between 72hr to 96hr at 35-degrees-C for the Bacillus. The optimum pH and temperature of the crude enzyme activities ranged from 6.0 to 7.0 at 55-degrees-C for the Streptomyces and 7.0 to 8.0 at 60-degrees-C for the Bacillus. Two crude CMCases activities were termostable at 45-degrees-C for 1hr and the both crude enzyme activities of the Bacillus as of the Streptomyces were stable at pH 5.0 to 9.0 after pH treatments in various buffer solutions at 30-degrees-C for 24hr.

Aspergillus niger beta-Glucosidase Has a Cellulase-like Tadpole Molecular Shape INSIGHTS INTO GLYCOSIDE HYDROLASE FAMILY 3 (GH3) beta-GLUCOSIDASE STRUCTURE AND FUNCTION

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Desempenho de juvenis de tilápia-do-nilo alimentados com rações contendo complexo enzimático

Avaliou-se o efeito da inclusão de um complexo enzimático em dietas para tilápias-do-nilo (Oreochromis niloticus) sobre o desempenho, a composição química da carcaça e a qualidade da água. Foram utilizados 200 alevinos revertidos (4,57 ± 1,24 g), distribuídos em delineamento inteiramente casualizado em 20 tanques de 500 litros, com quatro tratamentos e cinco repetições, considerando a unidade experimental uma caixa com dez peixes. Os peixes foram alimentados com dietas contendo 0; 0,033; 0,066 ou 0,099% de complexo enzimático. As dietas foram processadas na forma peletizada e fornecidas quatro vezes ao dia, às 8, 11, 14 e 17 h. Os valores médios de pH, condutividade elétrica, oxigênio dissolvido, temperatura, fósforo total, amônia e nitrato da água de cultivo não foram influenciados pela dieta. A inclusão do complexo enzimático na dieta não afetou o ganho de peso, as taxas de sobrevivência e de crescimento específico, mas influenciou o consumo de ração e a conversão alimentar, cujos valores foram maiores nos peixes alimentados com a dieta com 0,066% de complexo enzimático. Não foram observadas diferenças nos teores de matéria seca, umidade, proteína bruta, matéria mineral, cálcio e fósforo na carcaça dos peixes, no entanto, o teor de extrato etéreo reduziu de forma linear com o aumento do nível de complexo enzimático. A utilização de complexo enzimático (amilase, protease, celulase, lipase, pectinase, xilanase, β-glucanase e fitase) no nível de 0,066% em dietas para juvenis de tilápia-do-nilo piora a conversão alimentar, mas não influencia o desempenho e a composição corporal dos peixes.

Atributos bioquímicos e químicos do solo rizosférico e não rizosférico de culturas em rotação no sistema de semeadura direta

Sistemas autossustentáveis favorecem as populações microbianas devido à conservação e ao aumento da matéria orgânica no solo. Além disso, as plantas que fazem parte desses sistemas promovem o efeito rizosférico, por meio da zona de influência das raízes, que resulta no aumento da atividade e na modificação da população microbiana. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da rotação de culturas de inverno sobre sequências de verão, em sistema de semeadura direta, nos atributos bioquímicos (amilase, urease, celulase e protease) e químicos (carbono orgânico total - COT, carboidratos totais e proteínas totais) em solo rizosférico (SR) e não rizosférico (SNR). Este estudo foi constituído de três culturas de inverno: milho (Zea mays L.), girassol (Helianthus anuus L.) e guandu (Cajanus cajan (L.) Millsp), que estavam em rotação sobre três sequências de verão: soja/soja (Glycine max L.), milho/milho e soja/milho, e duas posições no solo: solo aderido às raízes das plantas (SR) e solo da entrelinha de plantio (SNR). As atividades da amilase, celulase, protease e urease no SR foram 16, 85, 62 e 100 % maiores do que no SNR; para COT e proteínas totais a diferença foi de 21 %. Das culturas de inverno, o milho foi a que mais estimulou as atividades das enzimas amilase, celulase, urease e protease no SR, bem como a atividade das enzimas amilase, urease e protease no SNR. de modo geral, os teores de proteínas totais não foram influenciados pelas culturas de inverno e pelas sequências de verão; os carboidratos totais foram influenciados pelas culturas de inverno milho e girassol. Para o COT houve influência apenas da sequência de verão milho/milho. Os atributos bioquímicos e químicos avaliados neste estudo podem ser utilizados como indicadores das alterações no solo promovidas pelas culturas de inverno e pelas sequências de verão.

Chemical properties and enzyme activity in a sewage sludge-treated soil

A soil sample was taken from the top 0-20cm at Jaboticabal county, São Paulo State, Brazil, air dried, sieved to 5mm, and placed into pots (2700g per pot). Sewage sludge was air-dried, ground to 2mm, and thoroughly mixed to the top 0-10cm soil of each pot, which were irrigated with distilled water in a total volume equivalent to the last 30years average rainfall in the region. Sorghum was sowed 120days after sewage sludge incorporation and then the irrigation was made according to the plants' requirement. When the plants were about 10 cm high, they were thinned to two per pot. Soil samples (0-10, 10-20, and 20-30 cm depth) were obtained immediately after the incorporation of sewage sludge and at 30, 60, 120, and 170 days after, air dried, sieved to 2 mm and analyzed for organic matter (OM), pH (0,01 mol L-1 CaCl2), extractable P (resin), potassium (K), calcium (Ca), and magnesium (Mg), amylase and cellulase activity. Sewage sludge increased soil OM, pH, extractable phosphorus (P), K. Ca. amylase and cellulase activity, especially at the rate 16 t ha(-1). Organic matter, extractable P, K, Ca, Mg. and amylase activity were higher in the top 0-10cm, while pH was higher in the 20-30cm layer. Amylase activity was not affected by sampling depth. Organic matter, pH, extractable P. K, Ca, and Mg decreased during the experimental period. Amylase activity decreased until sorghum was sowed and increased afterwards. Cellulase activity increased until 90 days after sewage sludge application and then decreased. Sewage sludge used in the experiment should already contain some amylase activity or a substance that was a soil enzyme activator and also a substance that was an inhibitor of soil cellulase inhibitor. Sonic of the plant nutrients contained in sewage sludge, mainly P, did not migrate down the soil column. an indication that sewage sludge should be incorporated into the soil to improve nutrient bioavailability. Sorghum roots increased amylase activity but did not affect cellulase activity.

Degradabilidade in situ e observações microscópicas de volumosos em bovinos suplementados com enzimas fibrolíticas exógenas

Avaliou-se o efeito de enzimas fibrolíticas (celulase e xilanase) sobre a degradabilidade in situ da MS, PB, FDN, FDA e hemicelulose do feno de Tifton-85 (Cynodon spp.) cortado aos 30 e 90 dias e do bagaço de cana, utilizando-se seis bovinos com cânula no rúmen. As enzimas foram extraídas dos fungos Aspergillus niger e Trichoderma longibrachiatum e fornecidas, na quantidade de 0,75 g/kgMS.dia, por meio da cânula ruminal. Os tempos de incubação ruminal foram de 0, 3, 6, 12, 24, 48, 72 e 96 horas. Os resíduos de incubação foram avaliados por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV). O efeito da adição de enzimas sobre a degradação da MS e PB variou em função do volumoso estudado. A degradabilidade efetiva da MS do feno Tifton cortado aos 30 e 90 dias e do bagaço de cana sem a adição de enzimas foi de 61,85; 42,35 e 28,22%, respectivamente, e de 63,51; 40,64 e 31,43%, respectivamente, com a adição das enzimas. Não houve efeito das enzimas sobre a degradação da fibra. As observações ao MEV indicaram aumento da colonização bacteriana sobre a parede celular com a suplementação enzimática. A adição de enzimas fibrolíticas na dieta de ruminantes apresentou efeito pouco expressivo sobre os parâmetros de degradação ruminal dos volumosos estudados.

Efeito dos taninos condensados de forrageiras nativas do semi-árido nordestino sobre o crescimento e atividade celulolítica de Ruminococcus flavefaciens FD1

Avaliaram-se o crescimento da população, a atividade in vitro da enzima 1,4-b-endoglucanase e a taxa de digestão de celulose em culturas de Ruminococcus flavefaciens FD1 na presença de 50, 100, 200 e 400µg/ml de taninos purificado das leguminosas Mimosa hostilis (Jurema Preta), Mimosa caesalpinifolia (Sabiá) e Bauhinia cheilantha (Mororó). O crescimento bacteriano, a atividade da endoglucanase e a digestão de celulose foram fortemente inibidos pela presença dos taninos condensados purificados das três espécies, entretanto, a intensidade da inibição foi variável em função da espécie da leguminosa e da concentração de tanino.

Production of fibrolytic enzymes by Aspergillus japonicus C03 using agro-industrial residues with potential application as additives in animal feed

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Taxa de passagem e parâmetros ruminais em bovinos suplementados com enzimas fibrolíticas

Avaliou-se o efeito da adição de enzimas fibrolíticas (celulase e xilanase) sobre as taxas de passagem de partículas e de diluição e os parâmetros ruminais (pH e nitrogênio amoniacal) em animais consumindo dietas contendo silagem de milho e feno de tifton 85 (Cynodon spp.) como volumoso. Oito bovinos com fístulas no rúmen e no duodeno foram distribuídos em dois quadrados latinos 4 x 4, com os tratamentos distribuídos em esquema fatorial 2 x 2 (duas fontes de volumoso e adição ou não de enzimas). O complexo enzimático foi proveniente de fonte comercial e extraído dos fungos Aspergillus niger e Trichoderma longibrachiatum, sendo fornecido na proporção de 12 g/animal/dia, misturado à ração total. Para as taxas de passagem, foram utilizados como marcadores das fases sólida e líquida o cromo-mordente e o cobalto-EDTA, respectivamente. Não houve efeito das enzimas sobre o pH e as concentrações de N-NH3, que apresentaram médias de 6,5 e 22,10 mg/100 mL, respectivamente. A taxa de passagem de partículas no rúmen não foi influenciada pela suplementação enzimática, com médias de 3,4 e 3,0%/h para as dietas contendo silagem de milho e feno de tifton, respectivamente. A taxa de diluição aumentou de 10,07 para 11,84%/h com a adição de enzimas. A suplementação com enzimas fibrolíticas em dietas formuladas com silagem de milho e feno de tifton como volumoso praticamente não alterou os parâmetros avaliados.

Eficiência de síntese microbiana e atividade enzimática em bovinos submetidos à suplementação com enzimas fibrolíticas

Avaliou-se o efeito da suplementação com enzimas fibrolíticas (celulase e xilanase) sobre a eficiência de síntese microbiana e a atividade enzimática da beta-1,4-endoglucanase (celulase) em animais consumindo dietas contendo silagem de milho e feno de tifton 85 (Cynodon spp.) como volumoso. Oito bovinos com fístulas no rúmen e no duodeno foram distribuídos em dois quadrados latinos 4 x 4, em esquema fatorial 2 x 2 (duas fontes de volumoso e adição ou não de enzimas). O complexo enzimático, proveniente de fonte comercial e extraído dos fungos Aspergillus niger e Trichoderma longibrachiatum, foi fornecido misturado à ração total na proporção de 12 g/animal/dia. A adição de enzimas às dietas contendo silagem de milho e feno de tifton 85 aumentou a atividade da beta-1,4-endoglucanase no fluido ruminal. Não houve efeito das enzimas sobre a eficiência de síntese de proteína microbiana, o fluxo de nitrogênio microbiano (N-mic) e nitrogênio não-amoniacal (NNA), com valores médios de 31,8 e 33,9 g de N/kg de MODR; 0,40 e 0,41 g de N/Mcal de EDR; 78,2 e 52,5 g/dia; 89,6 e 76,3 g/dia, respectivamente, para as dietas contendo silagem de milho e feno de tifton. A adição de enzimas fibrolíticas não influenciou os parâmetros ruminais de bovinos alimentados com feno e silagem de milho.