Avanços em caracterização bioquímica de lipases microbianas: uma revisão

Autores

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v9i4.2897

Palavras-chave:

Fungos filamentosos; Enzimas; Lipases fúngicas.

Resumo

As lipases são catalisadores que possuem grande potencial para aplicações industriais (recentes ou consolidadas) que incluem a área alimentícia, farmacêutica, couros, biorremediação de óleos e gorduras e produção de biodiesel. Nesse contexto, as lipases microbianas apresentam características atraentes e se destacam como a principal fonte dessas enzimas. Dentre os microrganismos mais promissores é possível apontar os fungos filamentosos como exímios produtores de lipases, visto que muitos estudos sobre essas lipases e suas características vêm sendo realizados. Considerando a necessidade de identificar possíveis tendências e lacunas em estudos sobre as características bioquímicas de lipases produzidas por fungos filamentosos este trabalho objetivou contribuir para o conhecimento por meio de uma revisão da literatura acerca da caracterização bioquímica de lipases produzidas pelos gêneros Aspergillus, Penicillium e Trichoderma visando ser empregada como uma fonte abrangente de informações para os pesquisadores da área. Empregou-se como fonte de pesquisa os bancos de dados Web of Science, ScienceDirect e Google Acadêmico, buscando-se por artigos originais publicados de 2010-atual, nos idiomas inglês ou português e com as palavras-chave definidas em consonância com o tema principal deste estudo e possíveis áreas correlatas. Os resultados encontrados indicaram que o gênero Aspergillus é o mais estudado nos trabalhos de caracterização bioquímica de lipases e que possivelmente há uma lacuna de pesquisas para a caracterização bioquímica de lipases produzidas pelo gênero Trichoderma e de lipases intracelulares, indicando um nicho de pesquisas com potencial a ser explorado. As áreas de aplicações das lipases caracterizadas mais frequentemente citadas pelos autores dos estudos analisados são a formulação de detergentes, produção de biocombustíveis e biorremediação/tratamento de efluentes industriais, indicando que estas áreas poderão ser priorizadas em pesquisas futuras. Conclui-se que por mais que a revisão sistemática da literatura realizada forneça uma gama de conhecimentos úteis para pesquisadores é preciso ter cautela, pois, os resultados encontrados podem não levar em conta artigos que não se encontram indexados nas bases de dados consultadas.

Biografia do Autor

Julio Pansiere Zavarise, Universidade Federal do Espírito Santo

Mestrando em Energia pelo PPPGEN/UFES/CEUNES

Laura Marina Pinotti, Universidade Federal do Espírito Santo

Professora Adjunta no Departamento de Engenharias e Tecnologia/Centro Universitário Norte do Espírito Santo

Referências

Benedito, V., Porto, P., & Freitas, R. (2019). Modeling the growth of microalgae: A bibliometric study. Research, Society and Development, 8(1), e681511. doi:http://dx.doi.org/10.33448/rsd-v8i1.511

Bharathi, D., & Rajalakshmi, G. (2019). Microbial lipases: An overview of screening, production and purification. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 101368. https://doi.org/10.1016/j.bcab.2019.101368

Bharti, M. K., Khokhar, D., Pandey, A. K., & Gaur, A. K. (2013). Purification and characterization of lipase from Aspergillus japonicas: a potent enzyme for biodiesel production. National Academy Science Letters, 36(2), pp.151-156. https//doi.org/10.1007/s40009-013-0112-8

Bisht, D., Yadav, S. K., & Darmwal, N. S. (2013). An oxidant and organic solvent tolerant alkaline lipase by P. aeruginosa mutant: downstream processing and biochemical characterization. Brazilian Journal of Microbiology, 44(4), pp.1305-1314. https://doi.org/10.1590/S1517-83822013000400040

Castro, F. F., Pinheiro, A. B. P., Nassur, C. B., & Barbosa-Tessmann, I. P. (2017). Mycelium-bound lipase from a locally isolated strain of Aspergillus westerdijkiae. Biocatalysis and agricultural biotechnology, 10, pp.321-328. https://doi.org/10.1016/j.bcab.2017.04.009

Cong, S., Tian, K., Zhang, X., Lu, F., Singh, S., Prior, B., & Wang, Z. X. (2019). Synthesis of flavor esters by a novel lipase from Aspergillus niger in a soybean-solvent system. 3 Biotech, 9(6), p.244. https://doi.org/10.1007/s13205-019-1778-5

Coradi, G.V., Da Visitação, V.L., De Lima, E.A., Saito, L.Y.T., Palmieri, D.A., Takita, M.A., de Oliva Neto, P. & De Lima, V.M.G. (2013). Comparing submerged and solid-state fermentation of agro-industrial residues for the production and characterization of lipase by Trichoderma harzianum. Annals of microbiology, 63(2), pp.533-540. https://doi.org/10.1007/s13213-012-0500-1

Dayanandan, A., Rani, S., Shanmugavel, M., Gnanamani, A., & Rajakumar, G. S. (2013). Enhanced production of Aspergillus tamarii lipase for recovery of fat from tannery fleshings. Brazilian Journal of Microbiology, 44(4), pp.1089-1095. https://doi.org/10.1590/S1517-83822013000400010

Dheeman, D. S., Antony-Babu, S., Frías, J. M., & Henehan, G. T. (2011). Purification and characterization of an extracellular lipase from a novel strain Penicillium sp. DS-39 (DSM 23773). Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic, 72(3-4), pp.256-262. https://doi.org/10.1016/j.molcatb.2011.06.013

Farrokh, P., Yakhchali, B., & Asghar Karkhane, A. (2014). Cloning and characterization of newly isolated lipase from Enterobacter sp. Bn12. Brazilian Journal of Microbiology, 45(2), pp.677-687. https://doi.org/10.1590/S1517-83822014000200042

Fullbrook, P. D. Practical applied kinetics. Industrial enzymology, v. 2, p. 483-540, 1996.

Geoffry, K., & Achur, R. N. (2018). Screening and production of lipase from fungal organisms. Biocatalysis and agricultural biotechnology, 14, pp.241-253. https://doi.org/10.1016/j.bcab.2018.03.009

Gomes, F.M., De Paula, A.V., Silva, G.D.S., De Castro, H.F., 2006. Determinação das propriedades catalíticas em meio aquoso e orgânico da lipase de Candida rugosa imobilizada em celulignina quimicamente modificada por carbonildiimidazol. Quim. Nova 29, pp.710–718. https://doi.org/10.1590/S0100-40422006000400016

Gomes, I. S., & de Oliveira Caminha, I. (2014). Guia para estudos de revisão sistemática: uma opção metodológica para as Ciências do Movimento Humano. Movimento, 20(1), pp. 395-411. https://doi.org/10.22456/1982-8918.41542

Javed, S., Azeem, F., Hussain, S., Rasul, I., Siddique, M. H., Riaz, M., ... & Nadeem, H. (2018). Bacterial lipases: A review on purification and characterization. Progress in biophysics and molecular biology, 132, pp.23-34. https://doi.org/10.1016/j.pbiomolbio.2017.07.014

Kirana, S., Arshada, Z., Nosheenb, S., Kamala, S., Gulzara, T., Majeeda, M. S., & Rafiquec, M. A. (2016). Microbial Lipases: Production and Applications: A Review. Journal of biochemistry biotechnology and biomaterials, 1(2), pp.7-20.

Kumar, A., Dhar, K., Kanwar, S. S., & Arora, P. K. (2016). Lipase catalysis in organic solvents: advantages and applications. Biological Procedures Online, 18(1), p.2. https://doi.org/10.1186/s12575-016-0033-2

Lai, O. M., Lee, Y. Y., Phuah, E. T., & Akoh, C. C. (2019). Lipase/esterase: Properties and Industrial Applications. In: Reference Module in Food Science. Elsevier, pp.158-167.

Lanka, S., & Latha, J. N. L. (2015). A short review on various screening methods to isolate potential lipase producers: lipases-the present and future enzymes of biotech industry. Int. J. Biol. Chem, 9, pp.207-219. doi:10.3923/ijbc.2015.207.219

Lima, L. G. R., Gonçalves, M. M. M., Couri, S., Melo, V. F., Sant’Ana, G. C. F., & Costa, A. C. A. D. (2019). Lipase Production by Aspergillus niger C by Submerged Fermentation. Brazilian Archives of Biology and Technology, p.62. https://doi.org/10.1590/1678-4324-2019180113

Lima, R. T., Alves, A. M., de Paula, A. V., de Castro, H. F., & Andrade, G. S. (2019). Mycelium-bound lipase from Penicillium citrinum as biocatalyst for the hydrolysis of vegetable oils. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, p.22, 101410. https://doi.org/10.1016/j.bcab.2019.101410

Liu, G., Hu, S., Li, L., & Hou, Y. (2015). Purification and characterization of a lipase with high thermostability and polar organic solvent-tolerance from Aspergillus niger AN0512. Lipids, 50(11), pp.1155-1163. https://doi.org/10.1007/s11745-015-4052-6

Liu, W., Jia, B., Zhao, H., Xu, L., & Yan, Y. (2010). Preparation of a whole-cell biocatalyst of Aspergillus niger lipase and its practical properties. Journal of agricultural and food chemistry, 58(19), pp.10426-10430. https://doi.org/10.1021/jf1008555

Liu, X., & Kokare, C. (2017). Microbial enzymes of use in industry. In Biotechnology of microbial enzymes (pp. 267-298). Academic Press. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-803725-6.00011-X

Mahmoud, G. A., Koutb, M. M., Morsy, F. M., & Bagy, M. M. (2015). Characterization of lipase enzyme produced by hydrocarbons utilizing fungus Aspergillus terreus. European Journal of Biological Research, 5(3), pp.70-77.

Margon, R., Pinotti, L., & Freitas, R. (2018). Enzymatic hydrolysis of eucalyptus biomass for bioethanol production: a bibliometric analysis. Research, Society and Development, 7(4), e1474301. doi:http://dx.doi.org/10.17648/rsd-v7i4.301.

Marotti, B. S., Cortez, D. V., Gonçalves, D. B., & Castro, H. F. D. (2017). Seleção de espécies do gênero Penicillium produtoras de lipase ligada ao micélio para aplicação em hidrólise de óleos vegetais. Química Nova, 40(4), pp.427-435. https://doi.org/10.21577/0100-4042.20170033.

Marques, T. A., Baldo, C., Borsato, D., Buzato, J. B., & Celligoi, M. A. P. C. (2014). Production and partial characterization of a thermostable, alkaline and organic solvent tolerant lipase from Trichoderma atroviride 676. Int J Sci Technol Res, 3(5), pp.77-83.

Mehta, A., Bodh, U., & Gupta, R. (2017). Fungal lipases: a review. Journal of Biotech Research, 8.

Mehta, A., Grover, C., & Gupta, R. (2018). Purification of lipase from Aspergillus fumigatus using Octyl Sepharose column chromatography and its characterization. Journal of basic microbiology, 58(10), pp. 857-866. https://doi.org/10.1002/jobm.201800129

Melani, N. B., Tambourgi, E. B., & Silveira, E. (2019). Lipases: From Production to Applications. Separation & Purification Reviews, pp.1-16.

Menoncin, S., Domingues, N.M., Freire, D.M.G., Toniazzo, G., Cansian, R.L., Oliveira, J.V., Di Luccio, M., de Oliveira, D. and Treichel, H., 2010. Study of the extraction, concentration, and partial characterization of lipases obtained from Penicillium verrucosum using solid-state fermentation of soybean bran. Food and Bioprocess Technology, 3(4), pp.537-544. https://doi.org/10.1007/s11947-008-0104-8

Osho, M. B., Akpan, I., & Adio, O. Q. (2015). Screening, optimization and characterization of extracellular lipase of Aspergillus niger ATCC 1015. The Journal of Microbiology, Biotechnology and Food Sciences, 5(2), p.172. doi: 10.15414/jmbfs.2015.5.2.172-176

Pandey, A., Nigam, P., Soccol, C. R., Soccol, V. T., Singh, D., & Mohan, R. (2000). Advances in microbial amylases. Biotechnology and applied biochemistry, 31, pp.135-152. doi: 10.1042/ba19990073

Priji, P., Sajith, S., Faisal, P. A., & Benjamin, S. (2016). MICROBIAL LIPASES− PROPERTIES AND APPLICATIONS. The Journal of Microbiology, Biotechnology and Food Sciences, 6(2), p.799. doi: 10.15414/jmbfs.2016.6.2.799-807

Ramos-Sánchez, L. B., Cujilema-Quitio, M. C., Julian-Ricardo, M. C., Cordova, J., & Fickers, P. (2015). Fungal lipase production by solid-state fermentation. Journal of Bioprocessing & Biotechniques, 5(2), p.1. doi:10.4172/2155-9821.1000203

Rehman, S., Bhatti, H. N., Bilal, M., Asgher, M., & Wang, P. (2017). Catalytic, kinetic and thermodynamic characteristics of an extracellular lipase from Penicillium notatum. Catalysis Letters, 147(1), pp.281-291. https://doi.org/10.1007/s10562-016-1931-2

Rigo, E., Ninow, J.L., Tsai, S.M., Durrer, A., Foltran, L.L., Remonatto, D., Sychoski, M., Vardanega, R., de Oliveira, D., Treichel, H. and Di Luccio, M. (2012). Preliminary characterization of novel extra-cellular lipase from Penicillium crustosum under solid-state fermentation and its potential application for triglycerides hydrolysis. Food and bioprocess technology, 5(5), pp.1592-1600. https://doi.org/10.1007/s11947-010-0436-z

Romero, C. M., Pera, L. M., Loto, F., Vallejos, C., Castro, G., & Baigori, M. D. (2012). Purification of an organic solvent-tolerant lipase from Aspergillus niger MYA 135 and its application in ester synthesis. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 1(1), pp.25-31. https://doi.org/10.1016/j.bcab.2011.08.013

Santos, E. A. L., Lima, A. S., Soares, C. M. F., & de Aquino Santana, L. C. L. (2017). Lipase from Aspergillus niger obtained from mangaba residue fermentation: biochemical characterization of free and immobilized enzymes on a sol-gel matrix. Acta Scientiarum. Technology, 39(1), pp.1-8. doi: https://doi.org/10.4025/actascitechnol.v39i1.29887

Santos, R. C. A., de Araújo, K. B., Zubiolo, C., Soares, C. M. F., Lima, A. S., & de Aquino Santana, L. C. L. (2014). Microbial lipase obtained from the fermentation of pumpkin seeds: immobilization potential of hydrophobic matrices. Acta Scientiarum. Technology, 36(2), pp.193-201. Doi: 10.4025/actascitechnol.v36i2.18275

Sharma, A. K., Sharma, V., & Saxena, J. (2016). A review on applications of microbial lipases. Int J Biotech Trends Technol, 19(1), pp.1-5.

Shelatkar, T., Padalia, U., & Student, P. (2016). Lipase: an overview and its industrial applications. Int J Eng Sci, 6(10), pp.2629-2631.

Souza, L. T. A., Oliveira, J. S., dos Santos, V. L., Regis, W. C., Santoro, M. M., & Resende, R. R. (2014). Lipolytic potential of Aspergillus japonicus LAB01: production, partial purification, and characterisation of an extracellular lipase. BioMed research international, 2014. https://doi.org/10.1155/2014/108913

Tacin, M. V., Massi, F. P., Fungaro, M. H. P., Teixeira, M. F. S., de Paula, A. V., & de Carvalho Santos-Ebinuma, V. (2019). Biotechnological valorization of oils from agro-industrial wastes to produce lipase using Aspergillus sp. from Amazon. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 17, pp.369-378. https://doi.org/10.1016/j.bcab.2018.11.013

Tober, M. (2011). PubMed, ScienceDirect, Scopus or Google Scholar–Which is the best search engine for an effective literature research in laser medicine? Medical Laser Application, 26(3), pp.139-144. https://doi.org/10.1016/j.mla.2011.05.006

Toscano, L., Montero, G., Cervantes, L., Stoytcheva, M., Gochev, V., & Beltrán, M. (2013). Production and partial characterization of extracellular lipase from Trichoderma harzianum by solid-state fermentation. Biotechnology & Biotechnological Equipment, 27(3), pp.3776-3781. https://doi.org/10.5504/BBEQ.2012.0140

Treichel, H., de Oliveira, D., Mazutti, M. A., Di Luccio, M., & Oliveira, J. V. (2010). A review on microbial lipases production. Food and bioprocess technology, 3(2), pp.182-196. https://doi.org/10.1007/s11947-009-0202-2

Ülker, S., Özel, A., Çolak, A., & Karaoğlu, Ş. A. (2011). Isolation, production, and characterization of an extracellular lipase from Trichoderma harzianum isolated from soil. Turkish Journal of Biology, 35(5), pp.543-550.

Wang, Y., Ma, R., Li, S., Gong, M., Yao, B., Bai, Y., & Gu, J. (2018). An alkaline and surfactant-tolerant lipase from Trichoderma lentiforme ACCC30425 with high application potential in the detergent industry. AMB Express, 8(1), p.95. doi:10.3906/biy-1004-107

Xia, J. L., Huang, B., Nie, Z. Y., & Wang, W. (2011). Production and characterization of alkaline extracellular lipase from newly isolated strain Aspergillus awamori HB-03. Journal of Central South University of Technology, 18(5), p.1425. https://doi.org/10.118 6/s13568-018-0618-z

Zavarise, J. P., & Pinotti, L. M. (2019). Progress in the production of fungal lipases by submerged fermentation. International Journal of Advanced Engineering Research and Science, 6(12). https://dx.doi.org/10.22161/ijaers.612.38

Zhang, X. F., Ai, Y. H., Xu, Y., & Yu, X. W. (2019). High-level expression of Aspergillus niger lipase in Pichia pastoris: Characterization and gastric digestion in vitro. Food chemistry, 274, pp.305-313. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2018.09.020

Zhou, J., Chen, W. W., Jia, Z. B., Huang, G. R., Hong, Y., Tao, J. J., & Luo, X. B. (2012). Purification and characterization of lipase produced by Aspergillus oryzae CJLU-31 isolated from waste cooking oily soil. Am J Food Technol, 7(10), pp.596-608.

Downloads

Publicado

19/03/2020

Como Citar

ZAVARISE, J. P.; PINOTTI, L. M. Avanços em caracterização bioquímica de lipases microbianas: uma revisão. Research, Society and Development, [S. l.], v. 9, n. 4, p. e104942897, 2020. DOI: 10.33448/rsd-v9i4.2897. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/2897. Acesso em: 17 jul. 2024.

Edição

v. 9 n. 4

Seção

Artigos de Revisão

Licença

Autores que publicam nesta revista concordam com os seguintes termos:

1) Autores mantém os direitos autorais e concedem à revista o direito de primeira publicação, com o trabalho simultaneamente licenciado sob a Licença Creative Commons Attribution que permite o compartilhamento do trabalho com reconhecimento da autoria e publicação inicial nesta revista.

2) Autores têm autorização para assumir contratos adicionais separadamente, para distribuição não-exclusiva da versão do trabalho publicada nesta revista (ex.: publicar em repositório institucional ou como capítulo de livro), com reconhecimento de autoria e publicação inicial nesta revista.

3) Autores têm permissão e são estimulados a publicar e distribuir seu trabalho online (ex.: em repositórios institucionais ou na sua página pessoal) a qualquer ponto antes ou durante o processo editorial, já que isso pode gerar alterações produtivas, bem como aumentar o impacto e a citação do trabalho publicado.