Celulasas presentes en el tracto digestivo del camarón Litopenaeus vannamei

Abstract

Cellulases have been classified as endoglucanases. This is the only enzyme capable of degrading cellulose, which gives an immense importance in the processes of the food chain, being cellulose the most abundant source of carbon on earth. Cellulases and related enzymes are widely used in various industrial processes. Cellulose is used as a nutritional source for several organisms, initially it was thought that only microorganisms may degrade this polymer however cellulases have been reported in many animal groups. In this paper, we present the preliminary identification and characterization of cellulases in the shrimp Litopenaeus vannameiduring its larval and adult stages. In adults and f different sub-stages of L. vannamei were collected in culture tanks in comercial shrimp farms in the Santa Elena Peninsula and Muisne, in the provinces of Esmeraldas and Santa Elena, respectively. The hepatopancreas, larval stages and intestines were homogenized in a Braun-Melsungen homogenizer. Carboxymethyl cellulose (CMC) of medium viscosity was used as a substrate. To measure enzymatic activity 3,5 dinitrosalicylic acid (DNS) was added. The cellulase activity was determined based on the amount of reducing groups released. To try to determine the presence of endogenous cellulases, that is produced by shrimp, samples were submitted to antibiotics and later assayed. In sub-stage zoeal 3, a cellulase with an optimal pH range between pH 6.5 and pH 9.5 was determined. In samples of adult shrimp hepatopancreas two optimum pH were determined: one in the acid range (pH 4-6) and one in the basic range (pH 10-11), while in the intestine only one in an acidic pH range (pH 4-6) was determined. The cellulase activity detected in the ontogenetic development of the shrimp was low and unstable, a condition also reported in the comparative analysis of digestive enzymes in four other species of crustaceans. The relative activity of the two enzymes is similar in the hepatopancreas and each of these have an activity four times greater than that found in the intestine. These results suggest the presence of two possible cellulases, one could be transported from the hepatopancreas into the intestine but more tests are needed to get more conclusive results. The cellulase activity at basic pH (10.5) may be a cellulase produced endogenously by the shrimp. The data reported in this study of enzyme production capabilities shrimp can be the basis for future research projects aimed at optimizing procedures shrimp farming Las celulasas han sido clasificadas como endoglucanasas responsables de degradar celulosa, lo que le proporciona gran importancia en los procesos de la cadena alimentaria. Las celulasas y enzimas relacionadas son utilizadas ampliamente en varios procesos industriales. La celulosa es utilizada como una fuente nutricional por varios organismos, inicialmente se pensaba que únicamente microorganismos podrían degradarla, pero en la actualidad se ha encontrado celulasas en varios grupos de animales. En este trabajo, presentamos la detección de celulasas en extractos obtenidos del camarón Litopenaeus vannamei. En los ensayos se utilizaron individuos adultos y de los diferentes subestadios de L. vannamei colectados en los estanques de cría de las camaroneras de la Península de Santa Elena y Muisne, en las provincias de Santa Elena y Esmeraldas, respectivamente. Los hepatopáncreas, los estadios larvarios y los intestinos fueron homogeneizados en un homogeneizador Braun-Melsungen. Para la identificación de la celulasa, se utilizó como sustrato carboximetil celulosa (CMC) de mediana viscosidad. Para medir su actividad se añadió ácido 3,5 dinitrosalicílico (DNS). La actividad de la celulasa se determinó en base en la cantidad de los grupos reductores liberados. Para intentar determinar el origen sea endógeno o microbiano de las celulasas identificadas, se sometieron las muestras de adultos a antibióticos.    En el subestadio zoea 3, se identificó una celulasa con un rango de pH óptimo entre pH 6.5 y pH 9.5. En las muestras de hepatopáncreas del camarón adulto se determinaron dos pH óptimos: uno en el rango ácido (pH 4-6) y otro en el rango básico (pH 10-11) lo cual sugiere la presencia de dos celulasas diferentes. En el intestino se observó actividad únicamente en el pH ácido (pH 4-6). La actividad celulolítica detectada en el desarrollo ontogénetico del camarón fue baja e inestable, una condición reportada también en el análisis comparativo de enzimas digestivas en otras cuatro especies de crustáceos. La actividad relativa de las dos enzimas del hepatopáncreas es similar y cada una de estas tienen una actividad cuatro veces mayor a la encontrada en el intestino. Estos resultados indican la presencia de dos celulasas presentes en el hepatopáncreas y se sugiere que una de ellas (con pH óptimo ácido) podría ser transportada desde el hepatopáncreas al intestino, aunque los datos no son concluyentes. En el caso de la celulasa con actividad a pH básico (10.5) puede tratarse de una celulasa producida de manera endógena por el camarón. Los datos reportados en este estudio sobre las capacidades de producción enzimática del camarón puede ser la base para futuros proyectos de investigación cuyo objetivo sea optimizar los procedimientos de cultivo del camarón