Desarrollo de biocatalizadores termoestables basados en la invertasa de Thermotoga marítima para la hidrólisis total del azúcar de caña

Resumen

La termoestabilidad es una propiedad operacional deseada en las enzimas destinadas a la industria azucarera. La invertasa de Saccharomyces cerevisiae, enzima que se emplea actualmente en la producción de sirope invertido, es termolábil. El CIGB desarrolló anteriormente dos biocatalizadores termolábiles de células vivas de las levaduras Hansenula polymorpha y Pichia pastoris inmovilizadas en alginato de calcio que expresan en el periplasma la invertasa de S. cerevisiae inducida por metanol con limitaciones operacionales. En este trabajo, un gen con uso de codones optimizado que codifica la invertasa de Thermotoga maritima (BfrA) se expresó de forma constitutiva a altos niveles en Pichia pastoris. El incremento gradual de una a cuatro copias del gen sintético tuvo un efecto aditivo sobre el rendimiento de BfrA sin causar toxicidad celular. La levadura transgénica secretó BfrA activa al periplasma (44%) y al medio de cultivo (56%). La ocurrencia de N-glicosilación no afectó las propiedades catalíticas y la termoestabilidad de la enzima recombinante. Este trabajo es el primer informe de producción de una invertasa bacteriana termoestable (BfrA) en levaduras. Se desarrollaron 3 modalidades de un biocatalizador termoestable (enzima libre, enzima inmovilizada a matriz glicosil-sefarosa CL 4B y células no viables atrapadas en alginato de calcio) que opera a alta concentración de azúcar de caña (70% inicial) y temperatura de pasteurización (60-70ºC) y permite la hidrólisis total del sustrato. El biocatalizador admite flexibilidad de operación en sistemas continuos y discontinuos con ciclos repetidos de reacción. Su empleo para la producción comercial de sirope invertido de calidad alimenticia contribuiría a la diversificación de la industria azucarera cubana. Los resultados aparecen publicados en Applied Microbiology and Biotechnology (FI 3,6), y en Food Chemistry. (FI 3,3). Además, se han presentado en eventos internacionales y cuenta con el aval de importantes especialistas en este tópico.