L-Fenilalanina amonio liasa (PAL) de Rhodosporidium toruloides NBRC 0559: Producción, caracterización e inmovilización por encapsulación en membranas celulósicas

Abstract

Con el objetivo de diseñar un biocatalizador para la reducción del contenido en L-Fenilalanina con aplicación a la producción de fórmulas para pacientes con Fenilcetonuria, PAL fue obtenida a partir de Rhodosporidium toruloides NBRC 0559. Luego, PAL fue recuperada, purificada, inmovilizada por encapsulación en membranas semipermeables y empleada en: a) reactor de columna con recirculación y b) reactor tipo tanque agitado. La bioconversión se monitoreó espectrofotométricamente (DO290) siguiendo la producción de ácido t-cinámico. La enzima obtenida evidenció una elevada actividad enzimática, gran afinidad por el sustrato y una temperatura óptima de  43C. En cuanto al empleo de PAL inmovilizada, la utilización de un reactor tipo tanque agitado resultó óptima para la reducción de Lfenilalanina dado el efecto de la agitación en la reducción del espesor de la película estanca adyacente a la membrana. El factor más influyente en la velocidad de reacción fue el espesor de membrana, alcanzando de este modo la eliminación completa de una solución 0,1 mM de L-Fenilalanina en 6 h. En conclusión, PAL inmovilizada por encapsulación en membranas celulósicas es un método viable para la reducción del contenido de L-Fenilalanina en soluciones diluidas. Este método podría extrapolarse a sustratos más complejos como lo son hidrolizados proteicos.

For the design of a biocatalyst capable of reducing the L-Phenylalanine content to produce formulas for Phenylketonuria patients, PAL was obtained from Rhodosporidium toruloides NBRC 0559. PAL was produced, recovered from the culture medium, purified, immobilized by encapsulation in semipermeable membranes and used in: a) column reactor with recirculation and b) stirring tank reactor. The bioconversion was spectrophotometrically monitored (OD290) by t-cinnamic acid production. PAL demonstrated to have high activity and affinity for L-Phenylalanine, with an optimal temperature of  43C. In relation to PAL utilization, the stirring tank reactor was the most appropriate system for bioconversion because of agitation effect in the diffusion of substrate and products to the membrane. In addition, membrane wall thickness was a key factor in bioconversion rate, reaching the complete removal of 0,1 mM L-Phenylalanine in 6 h. These results indicate that purified PAL immobilized by encapsulation in semipermeable membranes can be applied for the reduction of L-Phenylalanine content in diluted solutions. It could be potentially used with protein hydrolysates as a model substrate in the development of low L-Phenylalanine foodstuff.