Producción de celulasas y xilanasas de Aspergillus niger en tres sistemas de fermentación

Abstract

Existen muchos estudios sobre la producción de celulasas y xilanasas de hongos en fermentación sumergida (FS) y escasos estudios en sistemas de fermentación en biopélículas (FB) y en estado sólido (FES) con Aspergillus niger ATCC 10864. En la investigación, se comparó los tres sistemas de fermentación. La FS se realizó en matraces Erlenmeyer de 250 mL con 70 mL de medio de cultivo y 3% de inóculo, el tiempo de fermentación fue de 120 h a una velocidad de agitación de 125 rpm y 28°C. En FB y FES se utilizó perlitas como soporte inerte impregnado con nutrientes, en ambos casos se utilizó matraces de 250 mL y para cada caso se preparó el medio de cultivo requerido, el inóculo utilizado fue de 3%. Mediante microscopía electrónica de crio-barrido se observó la adhesión del A. niger en FB y FES. La FB presentó mayor título de celulasas (1768 UL 1 ) que en FS (1165 UL−1) y FES (1174 UL−1). La biomasa producida en FB era menor que FS y FES, contrariamente el YFPA/S (Ug − 1) era significativamente mayor en FB que en FS y FES (368, 212, y 217), respectivamente, al igual que la ΓFPA (UL − 1 h − 1) (25, 16 y 16, respectivamente). Asimismo, la actividad endoglucanasa y xilanasa era mayor en FB. Se realizó el análisis electroforético (en DN- PAGE y SDS-PAGE) y zimográfico de celulasas, β – glucosidasas y xilanasas secretado por A. niger. Los electroforegramas y zimogramas exhibieron diferencias en la expresión proteómica activa en respuesta a la adhesión al soporte sólido. En los zimogramas de SDS-PAGE con CMC las EGs presentaron alta actividad catalítica a las 72 h de cultivo, en FS se expresó cinco bandas de EGs de 21 a 54 kDa, en FB y FES ocho bandas desde 20 a 80 kDa y de 23 a 54 kDa, respectivamente. Respecto a las β – glucosidasas se identificó dos enzimas, uno de 200 kDa y otro de 30.15 kDa. En cuanto a las xilanasas se encontró uno de 30.5 kDa. El A. niger cultivado en condiciones adheridas favorece la expresión de un complejo enzimático requerido para procesos biotecnológicos industriales.

There are many studies on the production of cellulases and xylanases from fungi in submerged fermentation (FS) and few studies in fermentation systems in biofilms (FB) and in solid state (FES) with Aspergillus niger ATCC 10864. In the research, the three fermentation systems. The FS was carried out in 250 mL Erlenmeyer flasks with 70 mL of culture medium and 3% inoculum, the fermentation time was 120 h at a shaking speed of 125 rpm and 28°C. In FB and FES, pearlite was used as an inert support impregnated with nutrients. In both cases, 250 mL flasks were used and for each case the required culture medium was prepared, the inoculum used was 3%. Using cryo scanning electron microscopy, the adhesion of A. niger to FB and FES was observed. The FB presented a higher cellulase titer (1768 UL-1) than in FS (1165 UL−1) and FES (1174 UL−1). The biomass produced in FB was lower than in FS and FES, on the contrary the YFPA/S (Ug − 1) was significantly higher in FB than in FS and FES (368, 212, and 217), respectively, as was the ΓFPA (UL − 1 h-1) (25, 16 and 16, respectively). Likewise, endoglucanase and xylanase activity was higher in FB. Electrophoretic analysis (in DN-PAGE and SDS-PAGE) and zymographic analysis of cellulases, β-glucosidases and xylanases secreted by A. niger were performed. Electrophoregrams and zymograms exhibited differences in active proteomic expression in response to adhesion to the solid support. In the SDS-PAGE zymograms with CMC, the EGs presented high catalytic activity after 72 h of culture, in FS five bands of EGs from 21 to 54 kDa were expressed, in FB and FES eight bands from 20 to 80 kDa and from 23 at 54 kDa, respectively. Regarding β-glucosidases, two enzymes were identified, one of 200 kDa and another of 30.15 kDa. Regarding the xylanases, one of 30.5 kDa was found. A. niger grown under adhered conditions favors the expression of an enzyme complex required for industrial biotechnological processes.