Tese (livre docencia) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos e Agricola

Resumo: Isolou-se da terra, 650 cepas de microrganismos e examinou-se a atividade que cada uma possuía de isomerizar d-glicose. Encontrou-se uma linhagem de Streptomyces sp, com alta atividade de produção da enzima quando incubada em meio de cultura contendo xilose como indutor. Verificou-se que...

Resumo: Isolou-se da terra, 650 cepas de microrganismos e examinou-se a atividade que cada uma possuía de isomerizar d-glicose. Encontrou-se uma linhagem de Streptomyces sp, com alta atividade de produção da enzima quando incubada em meio de cultura contendo xilose como indutor. Verificou-se que esta enzima é intracelular, e a cepa em questão foi identificada como Streptomyces bikiniensis (Johnson e Waksman, 1947). Descobriu-se que a glicose isomerase de Streptomyces bikinien sis é efetivamente induzida por xilose, enquanto que xilana induz a enzima de maneira mais branda. Da mesma forma, d-Aratiino se, L-Rhamnose, d frutose, d-manose e d-ribose, produzem baixa indução da glicose isomerase. Purificou-se a glicose isomerase de Streptomyces bikiniensis por fracionamento com sulfato de amónio, DEAE-celulose e filtração com Sephadex G-200. Através de eletroforese de gel poliacrilamida, encontrou se que a enzima glicose isomerase purificada era homogênea. As propriedades cinéticas da glicose isomerase foram estudadas e os resultados obtidos, foram comparados com a glicose isomerase produzida nos outros microrganismos. Verificou-se também, que os substratos adequados para a enzima, são: d-xilose, d-ribose e d-glicose, com os respectivos valores de Km: 0,07, 0,11 e 0,26 M. Esta enzima, mostrou possuir maior afinidade para xiiose do que para ribose ou glicose. O peso molecular da enzima foi calculado por eletroforese de gel de SDS-poliacrilamida e encontrou-se ser 52.000, A influência do pH sobre a atividade enzimática, foi verificada usando-se tampão fosfato e tampão tris, Encontrou-se que o pH ótimo para esta enzima se encontra entre S e 9, Verificando-se a atividade enzimática em diferentes temperaturas, - descobriu-se que sua temperatura ótima é de 80°C. Esta enzima é altamente termoestável. 0 estudo sobre o efeito de íons metálicos sobre a atividade da isomerase de Streptomyces bikiniensis, mostrou que a isomerizaçao de glicose foi altamente ativada por Mg2+ e Co2+ , e que sofreu baixa ativação com Mn2+ e Ni2+. Cobalto, manganes e magnésio, ativaram efetivamente a isomerização de xilose e de ribose.Observou-se também, que cobalto e Mg2+, inibiram a desnaturação térmica da enzima. Descobriu-se ainda, que glicose isomerase também isomeriza eficaznente d-xilose e d-ribose, e, em menor extensão, L-ranno se e d-arabinose para suas respectivas cetoses. A glicose isomerase de Streptomyces bikiniensis foi testada - para a isomerização de glicose a frutose, incubando-se uma mistura da enzima e varias concentrações de glicose em tampão fosfato 0,05 M, pH 2, contendo 5 mg MgSO4 e 0,05 mM CoCl2, a várias temperaturas. Verificou-se que a isomerização máxima de glicose a frutose ($0%), deu-se incubando-se a 70°C por T) horas, em concentração de enzima e substrato adequados

Abstract: Six hundred fifty strains of microorganisms were isolated from soil and screened for d-glucose isomerizing activity. It was found that a strain of Streptomyces sn. produced high activity of glucose isomerizing enzyme in culture medium containing xylose as inducer. The glucose isomerizing...

Abstract: Six hundred fifty strains of microorganisms were isolated from soil and screened for d-glucose isomerizing activity. It was found that a strain of Streptomyces sn. produced high activity of glucose isomerizing enzyme in culture medium containing xylose as inducer. The glucose isomerizing enzyme was in tracellular enzyme. This strain was identified as Streptomyces bikiniensis (Johnstone and Waksman, 1947). It was found that xylose effectively induced glucose isomers, se of S. bikiniensis and to a lesser extent, xylan. d-Arabinose. L-Rhannose, d-frutose, d-Mannose and d-ribose also induced slightly the enzyme. The glucose isomerase of S. bikiniensis was purified by fractionation with ammonium sulfate, DEAE cellulose column - chromatography and gel filtration on Sephadex G-200. The purified glucose isomerase was found to be homogeneous by poly_ acrylamide gel electrophoresis. Kinetic properties of purified glucose isomerase were studied and the results were compared with glucose isomerase from other strains of microrganism. D-Xylose, d-Ribose and d-glucose served as effective substrates for the enzyme with respective Km values of 0,07, 0,11 and 0,26 M. This enzyme exhibits greater affinity for xylose than for ribose or glucose. Molecular weight for the enzyme was measured by SDS-polyacryl amide gel eletrophoresis and found to be 52.000. The effect of pH on enzyme activity was examined in posphate buffer and tris buffer and the optimum pH was between 8 and 9. The enzyme activity at various temperatures was examined and- the optimum temperature was found to be 80°C. The enzyme was highly thermostable. The effect of metal ions on S. hikiniensis isomerase activity shows that isomerization of glucose was activated most effectively by Mg2+and Co2+, and slightly by Mn2+ and Ni2+. Isomerization of ribose was also activated effectively by Mg2+ 'Mn2+ and Co2+. Cobalt and Mg2+ also inhibited thermal denaturation of the enzyme. It was found that the glucose isomerase also effectively iso- merizes d-xylose and d-ribose, and to a lesser extent L-rham- nose and d-arabinose to their respective ketoses. The glucose isomerase from S. bikiniensis was examined for isomerization of glucose to fructose in batch system by incubating a mixture o£ the enzyme and various concentrations of glucose in 0,05 .M phosphate buffer, pH 7,2 containing 5 mM MgSO4 and 0,5 mM CoCl2 at various temperatures. It was found-that maximum isomerization of glucose to fructose (50%) was reached when optimum concentration of enzyme and substrate was incubated at 70°C for 70 hours