Optimización de los procesos de inmovilización de las enzimas arilsulfatasa y fosfatasa ácida para la producción de biofertilizantes enzimáticos

Abstract

Las aplicaciones industriales de enzimas requieren de la inmovilización de estas biomoléculas para mantener su actividad por largo tiempo. Así, aplicaciones de enzimas para procesos de mineralización selectivos también requieren de la selección de materiales para su uso potencial como soporte enzimático. Con este objetivo se estudió el efecto de la inmovilización de fosfatasa ácida (FA) y arilsulfatasa (AS), enzimas que mineralizan nutrientes del suelo en alofán y dos zeolitas (Z1; Z2). Este proceso de inmovilización tiene como producto un complejo insoluble (CI) y dos residuos (sobrenadante (SN); agua de lavado (AL)). Inicialmente se inmovilizó AS en alofán (A) y dos tipos de zeolita (Z1 y Z2) a una relación enzima:soporte (E:S) de 1:1200. Los resultados indicaron que la mayor parte de la actividad AS se obtuvo de las fracciones SN y AL. Además, de los tres soportes evaluados AS presenta una mayor actividad en A. Debido a que la relación 1:1200 presentó un efecto negativo para la actividad enzimática, entonces para definir la mejor relación E:S se prepararon complejos con relaciones 1:60, 1:200 y 1:600. Los resultados mostraron para todas las relaciones E:S una actividad inferior a la actividad de la enzima libre. Sin embargo,nuevamente se observa una mayor actividad en AS inmovilizada en alofán en comparación con la enzima inmovilizada en zeolita. Por otro lado, las sumatorias de las actividades de CI, SN y AL son mayores para las relaciones 1:60 y 1:200. Además, el mayor contenido de proteína en el CI fue obtenido para las relaciones 1:60 y 1:200, por lo que la relación E:S se encuentra en este rango. Finalmente se evaluó el efecto que presenta el pH y fuerza iónica en la actividad AS libre e inmovilizada en A (relación 1:100). La mayor actividad AS inmovilizada se obtuvo en buffer 0,2M y 0,01M en pH 7,3. El porcentaje de actividad total (CI*SN*AL) de la enzima inmovilizada bajo las condiciones de buffer 0,2M y pH 7,3 fue cercana a 195% en comparación con la enzima libre (100%). Por el contrario con un buffer 0,2M y pH 8,5 la actividad de la AS inmovilizada fue cercana a 0. La cantidad de proteína de las fracciones SN+ AL, muestra que con un buffer 0,2M y pH 7,3 se retiene un 80% de proteína en el CI. En relación a la actividad FA, se evaluaron la temperatura y la centrifugación durante el proceso de inmovilización en alofán y dos zeolitas. Los resultados indican que una vez centrifugado el CI de los 3 soportes estudiados, se pierde entre un 10-50% de la actividad obtenida sin centrifugar. Además, una vez centrifugado el CI presenta una mayor actividad a 30ºC para todos los soportes. Por otro lado el CI sin centrifugar presenta una mayor actividad a 20ºC. Al caracterizar tanto el alofán como las zeolitas a través de microscopía (TEM) se observó que todos los soportes presentaron un tamaño de poro cercano a 50nm, el cuál es adecuado para la inmovilización de biomoleculas. Palabras clave: Inmovilización enzimática, fosfatasa ácida, arilsulfatasa, TEM, biofertilizante.