Ethanol as additive enhance the performance of immobilized lipase LipA from Pseudomonas aeruginosa on polypropylene support

Abstract

Immobilization is practical to upgrade enzymes, increasing their performance and expanding their applications. The recombinant, solvent tolerant lipase LipA PSA01 from Pseudomonas aeruginosa was immobilized on polypropylene Accurel® MP1004 to improve its performance. We investigated the effect of ethanol as an additive during the immobilization process at three concentrations (20%, 25%, and 30%) on the operational behavior of the enzyme. The immobilization efficiency was higher than 92%, and the immobilized enzymes showed hyperactivation and thermal resistance depending on the concentration of ethanol. For example, at 70 °C, the free enzyme lost the activity, while the prepared one with ethanol 25% conserved a residual activity of up to 73.3% (∆ T1550 = 27.1 °C). LipA immobilized had an optimal pH value lower than that of the free enzyme, and the organic solvent tolerance of the immobilized enzymes depended on the ethanol used. Hence, the immobilized enzyme with ethanol 25% showed hyperactivation to more solvents than the soluble enzyme. Remarkable stability towards methanol (up to 8 folds) was evidenced in all the immobilized preparations. The immobilized enzyme changed their chemo preference, and it hydrolyzed oils preferentially with short-chain than those with long-chain. LipA had a notable shelf-life after one year, keeping its activity up to 87%. Ethanol facilitated the access of the enzyme to the hydrophobic support and increased its activity and stability according to the amount of ethanol added.

La inmovilización es práctica para mejorar las enzimas, aumentando su rendimiento y ampliando sus aplicaciones. La lipasa LipA PSA01 recombinante tolerante a disolventes de Pseudomonas aeruginosa se inmovilizó en polipropileno Accurel® MP1004 para mejorar su rendimiento. Investigamos el efecto del etanol como aditivo durante el proceso de inmovilización a tres concentraciones (20%, 25% y 30%) sobre el comportamiento operativo de la enzima. La eficiencia de inmovilización fue superior al 92% y las enzimas inmovilizadas mostraron hiperactivación y resistencia térmica dependiendo de la concentración de etanol. Por ejemplo, a 70 °C, la enzima libre perdió la actividad, mientras que la preparada con etanol al 25 % conservó una actividad residual de hasta 73,3 % (∆ T1550 = 27,1 °C). LipA ​​inmovilizada tenía un valor de pH óptimo inferior al de la enzima libre, y la tolerancia a los disolventes orgánicos de las enzimas inmovilizadas dependía del etanol utilizado. Por lo tanto, la enzima inmovilizada con etanol al 25% mostró hiperactivación a más solventes que la enzima soluble. Se evidenció una notable estabilidad frente al metanol (hasta 8 veces) en todas las preparaciones inmovilizadas. La enzima inmovilizada cambió su preferencia por la quimioterapia e hidrolizó preferentemente los aceites de cadena corta que los de cadena larga. LipA ​​tuvo una vida útil notable después de un año, manteniendo su actividad hasta el 87%. El etanol facilitó el acceso de la enzima al soporte hidrofóbico y aumentó su actividad y estabilidad de acuerdo con la cantidad de etanol añadida.