Production of thermostable glucoamylase by newly isolated Aspergillus flavus A 1.1 and Thermomyces lanuginosus A 13.37

Abstract

Entre 13 linhagens de fungos filamentosos isolados a partir de amostras de solo agrícola, tubérculos e de material em compostagem, duas foram selecionadas em função da capacidade de crescer em meio líquido contendo amido como única fonte de carbono, a 45ºC, e produzir consideráveis quantidades de glucoamilase. Essas linhagens, identificadas como Aspergillus flavus A1.1 e Thermomyces lanuginosus A13.37, foram utilizadas para desenvolvimento de experimentos para avaliar os efeitos do tipo de amido (milho e mandioca), do pH inicial do meio de cultura (4,0; 5,0 e 6,0) e da temperatura de incubação (40 e 45ºC), em um modelo fatorial (2x3x2), sobre a produção da glucoamilase. O tipo de amido usado como fonte de carbono para o cultivo dos fungos influenciou significativamente a produção de glucoamilase por A. flavus, sendo obtida uma maior quantidade da enzima em meio contendo amido de mandioca do que em meio com amido de milho. A produção da enzima por T. lanuginosus também foi maior em meio contendo amido de mandioca, porém, a diferença não foi estatisticamente significativa. As atividades enzimáticas sobre amido (0,3%), maltose (0,3%) ou sobre mistura de 0,3% de amido com 0,1% de maltose, indicaram que as enzimas de Aspergillus hidrolisaram, preferencialmente, o amido, embora tenham mostrado atividade considerável sobre a maltose. A maior liberação de glicose a partir da mistura de substratos sugeriu que o fungo em questão possa secretar dois tipos diferentes de enzimas. Enzimas produzidas por T. lanuginosus hidrolisaram o amido e a maltose e não liberaram maiores teores de glicose quando o substrato constou de mistura de amido e maltose. As enzimas de Aspergillus e Thermomyces apresentaram elevada temperatura ótima de atividade (65 e 70ºC, respectivamente) com boa termoestabilidade na ausência de substrato (manutenção de 50% da atividade por 5 e 8h respectivamente), além de estabilidade em ampla faixa de pH. Os resultados apresentados indicam uma importante fonte alternativa de glucoamilase para uso no processamento industrial de amido.

Thirteen thermophilic fungal strains were isolated from agricultural soil, tubers and compost samples in tropical Brazil. Two strains were selected based on of their ability to produce considerable glucoamylase activity while growing in liquid medium at 45ºC with starch as the only carbon source. They were identified as Aspergillus flavus A1.1 and Thermomyces lanuginosus A 13.37 Tsiklinsky. The experiment to evaluate the effect of carbon source, temperature and initial pH of the medium on enzyme production was developed in a full factorial design (2x2x3). Enzyme productivity was influenced by the type of starch used as carbon source. Cassava starch showed to be a better substrate than corn starch for glucoamylase production by A. flavus but for T. lanuginosus the difference was not significant. Enzyme activities were determined using as substrates 0.3% soluble starch, 0.3% maltose or 0.3% of starch plus 0.1% maltose. The enzymes from A. flavus A1.1 hydrolyzed soluble starch preferentially but also exhibited a significant maltase activity. Moreover higher quantities of glucose were released when the substrate used was a mixture of starch and maltose, suggesting that this fungus produced two types of enzyme. In the case T. lanuginosus A 13.37, the substrate specificity test indicated that the enzyme released also hydrolyzed starch more efficiently than maltose, but there was no increase in the liberation of glucose when a mixture of starch and maltose was used as substrate, suggesting that only one type of enzyme was secreted. Glucoamylases produced from A. flavus A1.1 and T. lanuginous A.13-37 have high optimum temperature (65ºC and 70ºC) and good thermostability in the absence of substrate (maintaining 50% of activity for 5 and 8 hours, respectively, at 60ºC) and are stable over in a wide pH range. These new strains offer an attractive alternative source of enzymes for industrial starch processing.