Purification and characterization of lipase of Rhizopus sp. and its application in the synthesis of monoacilglicerois

Orientador: Glaucia Maria PastoreTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de AlimentosResumo: O presente trabalho teve por objetivo purificar e caracterizar a fração lipolítica produzida por linhagem de Rhizopus sp. e aplicar a lipase na produção de monoacilgliceróis. Apenas três etapas de purificação foram necessárias para se atingir a homogeneidade em SDS-PAGE, obtendo-se uma banda com massa molecular de 37,5KDa e atividade específica de l446U/mg de proteína. A fração purificada continha 2 isoformas da lipase, ambas com temperatura ótima de atividade de 50°C, valores para pH ótimos de 5,6 e 7,0, pH de 4,3 e 4,5 e estabilidade a valores de pH entre 6,5 e 7,5 e a temperaturas inferiores a 50°C, além de manter sua atividade em hexano. A lipase foi inativada por Hg+2 e por n-bromosuccinimida e ativada por Na+. Os estudos de purificação por diferentes métodos cromatográficos mostraram que, embora a lipase seja mais seletivamente retida por coluna de troca aniônica, ela perde parte de sua atividade no processo, o que não acontece em colunas de interação hidrofóbica. A lipase purificada por coluna de FENIL Sepharose apresentou faixa mais larga de pH de atividade, podendo variar entre 3,5 e 9,0, dependendo da temperatura de reação, porém menor estabilidade térmica do que a fração purificada por DEAE Sepharose. Entre os métodos testados, a síntese se mostrou mais promissora para obtenção de monoacilgliceróis. Após planejamento estatístico multivariável verificou-se que a remoção de água do meio reacional é fator preponderante para conversão e que a enzima testada utiliza tanto glicerol quanto monoacilgliceróis como substratos para síntese, o que torna indispensável a separação do produto do meio reacional para obtenção de taxas de conversão satisfatóriasAbstract: The aim of the present study was the purification and characterization of the lipolytic fraction secreted by a strain of Rhizopus sp. and to apply this lipase to the production of monoacylglycerols. On1y 3 steps of purification were necessary to achieve SDS-PAGE homogeneity. One band with 37.5 KDa molecular mass and with 1446 U/mg specific activity was obtained. The purified fraction presented 2 lipase isoforms; both showed optimum activity at 50°C, but at pH values of 5.6 and 7.0 and isoelectric points of 4.3 and 4.5. The lipase was stable between 6.5 and 7.5 pH values and at temperatures below 50°C and also kept its activity in hexane. The lipase was inactivated by Hg+2 and by n-bromosuccinimide and activated by Na+. The studies on purification by different chromatographic methods showed that, although the lipase is more selectively retained by the anionic exchange column, it loses part of its activity in the process, which does not happen in the hydrophobic interaction column. The lipase purified by the PHENYL Sepharose column showed activity in a larger pH range, that could vary from 3.5 to 9.0 depending on the reaction temperature, but also showed lower thermal stability when compared to the fraction purified by DEAE Sepharose column. Among the methods tested, the synthesis seemed to be the most promising for the production of monoacylglycerols. After the experimental design assays it could be verified that water removal from the reaction medium is a preponderant factor for the conversion and that the enzyme tested uses glycerol but also monoacylglycerol as synthesis substrate, what makes the separation of the product from the reaction medium indispensible for obtaining satisfactory conversion ratesDoutoradoDoutor em Ciência de Alimento