Biochemical characterisation of lipase from a new strain of Bacillus sp. ITP-001

Lipases are characterised mainly by catalytic versatility and application in different industrial segments. The aim of this study was to biochemically characterise a lipase from a new strain of Bacillus sp. ITP-001. The isoelectric point and molecular mass were 3.12 and 54 kDa, respectively. The optima lipase activity was 276 U g-1 at pH 7.0 and a temperature of 80 ºC, showing greater stability at pH 5.0 and 37 ºC. Enzymatic activity was stimulated by various ions and pyridine, and inhibited by Cu+ and ethanol. The values of Km and v max were 105.26 mmol and 0.116 mmol min-1 g-1, respectively determined by the Eadie-Scatchard method.

Biochemical properties of Bacillus sp. ITP-001 lipase immobilized with a sol gel process

This work presents biochemical characterization of a lipase from a new strain of Bacillus sp. ITP-001, immobilized using a sol gel process (IB). The results from the biochemical characterization of IB showed increased activity for hydrolysis, with 526.63 U g-1 at pH 5.0 and 80 ºC, and thermal stability at 37 ºC. Enzymatic activity was stimulated by ions such as EDTA, Fe+3, Mn+2, Zn+2, and Ca+2, and in various organic solvents. Kinetic parameters obtained for the IB were Km = 14.62 mM, and Vmax = 0.102 mM min-1 g-1. The results of biochemical characterization revealed the improved catalytic properties of IB.

Influence of the use of Aliquat 336 in the immobilization procedure in sol-gel of lipase from Bacillus sp ITP-001

Aliquat 336, a liquid hydrophobic material, was used at different concentrations (0.5-3.0%, w/v) as an additive in the preparation of encapsulated lipase from Bacillus sp. ITP-001 on sol-gel silica matrices using tetraethoxysilane (TEOS) as the precursor. The resulting hydrophobic matrices and immobilized lipases were characterized with regard to specific surface area (BET method), adsorption-desorption isotherms, pore volume (Vp) and size (dp) by nitrogen adsorption (BJH method) and scanning electron microscopy (SEM). The catalytic activities and the corresponding coupling yields were assayed in the hydrolysis of olive oil. In comparison with pure silica matrices, the immobilization process in the presence of Aliquat 336 decreased the values for specific surface area and increased the values for pore specific volume (Vp) and mean pore diameter (dp). This behavior may be related to the partial adsorption of the enzyme on the external surface of the hydrophobic matrix as indicated by scanning electron microscopy. Aliquat 336 concentrations in the range from 0.5 to 1.5% (w/v) provided immobilized derivatives with higher coupling yields and better substrate affinity. The highest coupling yield (Y-A = 71%) was obtained for the immobilized enzyme prepared in the presence of 1.5% Aliquat which gave the following morphological properties: specific surface area = 183 m(2)/g, pore specific volume (Vp) = 0.36 cc/g and mean pore diameter (dp)= 91 angstrom. (c) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Inoculation with Metal-Mobilizing Plant-GrowthPromoting Rhizobacterium Bacillus sp. SC2b and Its Role in Rhizoremediation

A plant growth-promoting bacterial (PGPB) strain SC2b was isolated from the rhizosphere of Sedum plumbizincicola grown in lead (Pb)/zinc (Zn) mine soils and characterized as Bacillus sp. based on (1) morphological and biochemical characteristics and (2) partial 16S ribosomal DNA sequencing analysis. Strain SC2b exhibited high levels of resistance to cadmium (Cd) (300 mg/L), Zn (730 mg/L), and Pb (1400 mg/L). This strain also showed various plant growth-promoting (PGP) features such as utilization of 1-aminocyclopropane-1-carboxylate, solubilization of phosphate, and production of indole-3-acetic acid and siderophore. The strain mobilized high concentration of heavy metals from soils and exhibited different biosorption capacity toward the tested metal ions. Strain SC2b was further assessed for PGP activity by phytagar assay with a model plant Brassica napus. Inoculation of SC2b increased the biomass and vigor index of B. napus. Considering such potential, a pot experiment was conducted to assess the effects of inoculating the metal-resistant PGPB SC2b on growth and uptake of Cd, Zn and Pb by S. plumbizincicola in metal-contaminated agricultural soils. Inoculation with SC2b elevated the shoot and root biomass and leaf chlorophyll content of S. plumbizincicola. Similarly, plants inoculated with SC2b demonstrated markedly higher Cd and Zn accumulation in the root and shoot system, indicating that SC2b enhanced Cd and Zn uptake by S. plumbizincicola through metal mobilization or plant-microbial mediated changes in chemical or biological soil properties. Data demonstrated that the PGPB Bacillus sp. SC2b might serve as a future biofertilizer and an effective metal mobilizing bioinoculant for rhizoremediation of metal polluted soils.

Determinació de l'eficàcia de soques de Bacillus sp. en el control de Stemphylium vesicarium en assajos in vitro i ex vivo

L’estemsiliosi de la perera és una malaltia fúngica d’una gran importància econòmica a la zona del centre i sud d’Europa. És comparable al motejat de la pomera i pot arribar a assolir el 90 % de pèrdues en pressions elevades de la malaltia. S’ha comprovat que els tractaments amb fungicides presenten una eficàcia de control limitada, i que les mesures sanitàries i de control biològic generen resultats que plantegem com a una eina més a utilitzar en en la integració de mètodes de control. L’objectiu del treball és determinar l’eficàcia de control de Stemphylium vesicarium a partir de diferents soques de Bacilus subtilis en assatjos en situacions controlades

Utilização de resíduos agroindustriais para a produção de proteases pelo termofílico Bacillus sp em fermentação submersa: otimização do meio de cultura usando a técnica de planejamento experimental

Thermophilic Bacillus sp. SMIA-2, produced protease when grown on apple pectic, whey protein and corn step liquor medium, whose concentration was varied from 3 to 10 gL-1, according to the central composite design 2³. The experiments were conducted in shaker, at 50 °C, 150 rpm and initial pH 6.5. The results revealed that the culture medium affected both, cell growth and enzyme production. After graphical and numerical optimization procedure, the enzyme production reached its maximum value at 30 h fermentation, reaching, approximately, 70 U protein mg-1, suggesting that this process was partially associated to the growth.

Produção de lactosacarose por β-frutofuranosidase de bacillus sp nº417 a partir de lactose e sacarose

Entre 1341 linhagens de microrganismos isolados a partir de amostras de solos, flores e frutos e testados quanto à produção de β-frutofuranosidase com atividade de transferência para produção de lactosacarose foi selecionado uma linhagem, identificada como Bacillus sp n°417. Verificou-se que após 8 horas de reação, a proporção de lactose e sacarose 1:1 (p/p) e 20% de concentração de açúcares totais, a uma temperatura de 45°C e pH 5,6 foram as melhores condições para produção de lactosacarose.

Produção de proteases por Bacillus sp SMIA-2 crescido em soro de leite e água de maceração de milho e compatibilidade das enzimas com detergentes comerciais

A produção de proteases por Bacillus sp. SMIA-2 cultivado em um meio de cultura contendo soro de leite e água de maceração de milho foi estudada. Além disso, a compatibilidade da enzima com detergentes comerciais foi também avaliada. A atividade máxima da enzima (70 U/mg proteína) foi observada na fase estacionária de crescimento, com 32 h de incubação. Estudos sobre a caracterização da protease revelaram que a temperatura ótima para atividade desta enzima foi 70 °C e que a mesma manteve 91% de sua atividade quando incubada a 70 °C na presença do cálcio. O valor ótimo de pH encontrado para a protease foi 8,0, sendo que a enzima manteve 85% e 46% de sua atividade quando incubada por 1 h em pH 9 e pH 10 respectivamente. A protease manteve 64% e 50% de sua atividade quando incubada a 70 °C por 30 min com os detergentes Cheer® e Tide® respectivamente. A utilização da glicina juntamente com íons cálcio resultou em um aumento da estabilidade enzimática em todos os detergentes testados. Em presença dos detergentes Ultra bizz®, Cheer® e Tide®, a enzima manteve aproximadamente 100% de atividade, após 30 min de incubação a 70 °C.

Otimização de um meio de cultura para a produção de proteases por um Bacillus sp. termofílico

Bacillus sp. SMIA-2 cresceu e secretou proteases quando cultivado em culturas líquidas contendo citrato trissódico como fonte de carbono e nitrato de amônio como fonte de nitrogênio. A atividade máxima da enzima foi alcançada após 8 horas de incubação do microrganismo, com níveis de 7,2 U.mg -1 proteína. A suplementação do meio com 2,0 mM de CaCl2 não proporcionou um aumento da atividade da protease, porém aumentou a sua estabilidade de 2 para 4 horas. A redução da concentração do fosfato de potássio no meio de cultura de 11,0 para 5,0 mM promoveu um acréscimo de 82% (13 U.mg -1 proteína) na atividade da protease. A substituição do nitrato de amônio presente no meio de cultura por 0,1% de soro de queijo aumentou a atividade da protease para 25 U.mg -1 proteína. Nestas condições, o tempo requerido para que a enzima atingisse seu pico de atividade máxima, que antes era de 9 horas, passou para 16 horas. A substituição do citrato trissódico do meio de cultura pela água de maceração de milho (0,5%) não só aumentou a atividade da enzima como também retardou o processo de desativação que é típico da produção de proteases. A atividade máxima da enzima obtida quando estes dois resíduos foram utilizados no meio foi 59,5 U.mg -1 proteína. Após alcançar este valor a enzima se manteve estável por mais de 20 horas o que favorece a sua produção em larga escala.

Otimização das condições de cultivo para a produção de amilases pelo termofílico Bacillus sp. e hidrólise de amidos pela ação da enzima

A otimização das condições de cultivo para a produção de α-amilase por um termofílico Bacillus sp. cepa SMIA-2 foi realizada. Além disso, a hidrólise enzimática do amido, proveniente de várias fontes tais como batata, mandioca e milho, foi também investigada. A produção de α-amilase por Bacillus sp. SMIA-2, cultivado em meio líquido contendo amido (5 g.L-1) como fonte de carbono e suplementado com 0,5 g.L-1 de proteínas do soro de leite e 2 g.L-1 de peptona, alcançou o máximo em 32 horas com níveis de 37 U.mL-1. O microrganismo foi capaz de utilizar diversas fontes de carbono, porém a atividade da amilase variou com cada fonte. O amido foi a melhor fonte de carbono para a secreção da amilase, enquanto a sacarose, lactose, maltose, galactose e glicose não foram muito efetivas. Uma redução na concentração de amido de até 2,5 g.L-1 no meio de cultura melhorou o crescimento do organismo e a atividade enzimática. Em altas concentrações de amido, a produção da enzima foi comparativamente menor. Em relação às fontes de nitrogênio orgânico e inorgânico, a peptona (2 g.L-1) foi considerada a melhor. Considerando a quantidade de proteínas do soro de leite no meio de cultivo, a concentração de 0,25 g.L-1 foi considerada a mais efetiva para a secreção da α-amilase pelo microrganismo. A produção máxima da atividade enzimática foi observada a 50 °C e pH 8,5. A enzima foi capaz de degradar todos os amidos testados. A hidrólise do amido de batata resultou num alto rendimento de açúcares redutores em comparação às outras fontes de amido. Amido solúvel e amido de mandioca ocuparam, respectivamente, a segunda e terceira posição em relação à liberação dos açúcares redutores, enquanto que a amilase estudada mostrou apenas uma ligeira afinidade pelo amido de milho. Com o aumento da temperatura da reação para 70 °C, a hidrólise dos substratos, com exceção do amido solúvel, resultou em maiores quantidades de açúcares redutores.

Produção de poligalacturonase, pelo termofílico Bacillus sp. e algumas de suas propriedades

A produção de poligalacturonase pelo termofílico Bacillus sp. SMIA-2, cultivado em meio líquido contendo pectina cítrica como única fonte de carbono, alcançou a sua máxima atividade enzimática em 30 horas, com níveis de 42 IU.mL-1. Entre as várias fontes orgânicas e inorgânicas de nitrogênio testadas, o sulfato de amônio foi a que proporcionou maior atividade da poligalacturonase. O aumento da concentração da pectina cítrica, no meio de cultura, acima de 0,5% não proporcionou um aumento da atividade da enzima. O microrganismo foi capaz de utilizar uma variedade de fontes de carbono, mas a atividade da poligalacturonase variou com cada fonte. Pectina de maçã foi a melhor fonte de carbono para a secreção da poligalacturonase (56 IU.mL-1), enquanto frutose e maltose não foram muito efetivas. Galactose, rafinose e glicose inibiram a síntese da enzima. Estudos sobre a caracterização da poligalacturonase revelaram que a temperatura ótima dessa enzima foi 70 ºC e que ela manteve 62 e 58% de sua atividade máxima quando incubada por 2 horas a 40 e 90 ºC, respectivamente. O pH ótimo para atividade da enzima foi 7,0. A enzima manteve 90 e 75% de sua atividade máxima quando incubada a pH 8,0 e 8,5, respectivamente, por 24 horas, à temperatura ambiente. A atividade enzimática foi estimulada pelos íons Mg2+ e Zn2+. Por outro lado, foi inibida pelos íons Cs+2, Hg+2, Li+2 e Sr+2.

In vitro protein digestibility of enzymatically pre-treated bean (Phaseolus vulgaris L.) flour using commercial protease and Bacillus sp. protease

The common bean (Phaseolus vulgaris L.) is a staple food in the Brazilian diet and represents the major source of dietary protein and other micronutrients and minerals. Despite the considerable protein concentration in beans, the food is considered of low biological value when compared to animal proteins and other plant protein sources. To improve the availability of protein in beans, enzymatic treatments were performed in four cultivars (ON, OPNS, TAL and VC3). The approach was a completely randomized design with four replicates. We used a 4 × 3 factorial arrangement (four cultivars and three treatments: treatment 1-addition of commercial protease (Trypsin 250, Difco), treatment 2-addition of protease from Bacillus sp., and treatment 3:-control without enzyme addition). The enzyme: substrate ratio was 5% w/w (amount of enzyme per total protein in bean flour). The approach was a completely randomized design with four replicates. A 4 × 3 factorial arrangement (four cultivars and three treatments, the same as those mentioned above) was used. The concentration of total protein (g.100 g-1 of dry matter) in the samples ranged from 16.94 to 18.06%, while the concentration of total phenolics was between 0.78 and 1.12% (g Eq. tannic acid.100 g-1 dry matter). The in vitro protein digestibility of enzymatically untreated bean flour (control) ranged from 47.30 to 56.17% based on the digestibility of casein. Concentrations of P, K, Ca, Mg, and Zn observed in the four cultivars tested were within the average values available in the literature. Treatment 2 with protease from Bacillus sp. induced decreases in the levels of Cu and Mn. The average Fe content increased in all bean flour samples when treated with proteases, reaching a maximum increase of 102% in the TAL flour treated with protease from Bacillus sp. The digestibility of all beans tested was significantly increased (p < 0.05) after the enzyme treatment. The greatest change was observed in the OPNS cultivar treated with protease from Bacillus sp., which increased its digestibility from 54.4% (control treatment) to 81.6%.

Production and partial characterization of alkaline polygalacturonase secreted by thermophilic Bacillus sp. SMIA-2 under submerged culture using pectin and corn steep liquor

Polygalacturonase production by the thermophilic Bacillus sp. SMIA-2 cultivated in liquid cultures containing 0.5% (w/v) apple pectin and supplemented with 0.3% (w/v) corn steep liquor, reached its maximum after 36 hours with levels of 39 U.mL-1. The increase in apple pectin and corn steep liquor concentrations in the medium from 0.5 and 0.3%, respectively, to 0.65%, markedly affected the production of polygalacturonase, whose activity increased four times, reaching a maximum of 150.3 U.mL-1. Studies on polygalacturonase characterization revealed that the optimum temperature of this enzyme was between 60-70 °C. Thermostability profile indicated that the enzyme retained about 82 and 63% of its activity at 60 and 70 °C, respectively, after 2 hours of incubation. The optimum pH of the enzyme was found to be 10.0. After incubation of crude enzyme solution at room temperature for 2 hours at pH 8.0, a decrease of about 29% on its original activity was observed. At pH 10.0, the decrease was 25%.

Simultaneous α-amylase and protease production by the soil bacterium Bacillus sp. SMIA-2 under submerged culture using whey protein concentrate and corn steep liquor: compatibility of enzymes with commercial detergents

Protease and α-amylase production by a thermophilic Bacillus sp. SMIA-2 cultivated in liquid cultures containing 0.25% (w/v) starch as a carbon source reached a maximum at 18 hours (47 U.mg-1 Protein) and 36 hours (325 U.mg-1 Protein), respectively. Culture medium supplementation with whey protein concentrate (0.1%, w/v) and corn steep liquor (0.3%, w/v) not only improved the production of both enzymes but also enabled them to be produced simultaneously. Under these conditions, α-amylase and protease production reached a maximum in 18 hours with levels of 401 U.mg-1 protein and 78 U.mg-1 protein, respectively. The compatibility of the enzymes produced with commercial laundry detergent was investigated. In the presence of Campeiro® detergent, α-amylase activity increased while protease activity decreased by about 27%. These enzymes improved the cleaning power of Campeiro® detergent since they were able to remove egg yolk and tomato sauce stains when used in this detergent.

Producción de a-Amilasa a partir de Bacillus sp.

Tesis (Maestría en Ciencias con especialidad en microbiología) U.A.N.L.