Desenvolvimento de matriz de imobilização de lipase utilizando gelatina de diferentes blooms adicionada de plastificantes hidrofílicos

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Desenvolvimento de matriz de imobilização de lipase utilizando gelatina de diferentes blooms adicionada de plastificantes hidrofílicos

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Título: Desenvolvimento de matriz de imobilização de lipase utilizando gelatina de diferentes blooms adicionada de plastificantes hidrofílicos
Autor: Kempka, Aniela Pinto
Resumo: O emprego de enzimas imobilizadas vem aumentando devido às vantagens que as mesmas oferecem como, por exemplo, a possibilidade de reúso. A gelatina é uma proteína solúvel em água, de baixo valor agregado, que tem a capacidade de formar gel e seu uso associado com plastificantes vem sendo estudado no desenvolvimento de biofilmes. Neste trabalho foi realizado um estudo de imobilização de lipase comercial em gelatinas de diferentes valores de Bloom adicionadas de plastificantes hidrofílicos. Foram testadas amplas faixas de concentrações para as gelatinas e baixas concentrações dos plastificantes glicerol e manitol buscando avaliar a influência do valor de Bloom, bem como dos plastificantes na eficiência de imobilização. As gelatinas foram caracterizadas quanto am parâmetros físico-químicos, perfil de aminoácidos e interações dos géis formados com a água. Após a imobilização, avaliou-se a migração para as diversas combinações de gelatina e plastificante, sendo avaliados os plastificantes individualmente, obtidos os rendimentos de imobilização e realizadas microscopias das matrizes. A estabilidade de imobilização em relação a parâmetros operacionais foi verificada para posterior estudo do comportamento na à hidrólise de óleo de oliva para a lipase livre e imobilizada e o reúso da lipase imobilizada. Os resultados indicaram a necessidade de reticulação dos géis com glutaraldeído devido à alta solubilidade em água e razão de inchamento, justificada pelo perfil de aminoácidos que confirma a solubilidade da gelatina. O manitol apresentou maior eficiência na imobilização da lipase, com estruturas mais porosas e de poros mais uniformes. Estas estruturas também sofreram influência da concentração de gelatina, onde maiores concentrações desta associadas com concentrações intermediárias de plastificante proporcionaram matrizes com maior rendimento de imobilização. Através das análises de Difração de Raios-X, pode-se perceber uma estrutura semicristalina para as matrizes de imobilização, sendo que a maioria apresentou o pico correspondente às triplas hélices formadas durante a etapa de resfriamento do gel de gelatina, com maior intensidade para a matriz E8-280-M (correspondente ao experimento 8, com gelatina de 280 Bloom e manitol), levando a maior estabilidade à temperatura. A estabilidade de imobilização foi afetada por valores de pH, temperatura e agitação, sendo somente as matrizes E8-280-M e E9/10-280-M (correspondentes aos experimentos 9 e 10, com gelatina de 280 Bloom e manitol) mais estáveis. Nas reações de hidrólise de óleo de oliva, a atividade enzimática para a lipase livre e imobilizada foi estudada em relação à temperatura, pH e tempo, sendo 42 ºC a melhor temperatura para a lipase livre e imobilizada. Para a lipase livre, o pH ótimo foi 7,0, para a lipase imobilizada em E8-280-M o pH ótimo de atividade ficou na faixa de 5,5 - 7,5 e para a lipase imobilizada em E9/10-280-M, o pH ótimo ficou entre 6,5 e 7,5. Ao longo do tempo, avaliado até 720 minutos, tanto a lipase livre como a imobilizada apresentaram perdas de atividade enzimática. Foram possíveis 10 ciclos de reúso, sendo que até o 5º ciclo a lipase imobilizada em E8-280-M permaneceu com 77,66 % da atividade inicial e para a lipase imobilizada em E9/10-280-M, em 63,09 % da atividade inicial. A maior retenção de atividade na etapa de manutenção foi para a lipase imobilizada a 25 ºC na matriz E8-280-M com 71,76 % de atividade relativa após 30 dias de armazenamento. Foi possível a hidrólise de diferentes substratos com a lipase livre e imobilizada nas matrizes E8-280-M e E9/10-280-M, sendo o maior percentual de hidrólise obtido para a primeira matriz de imobilização para o óleo de canola.The use of immobilized enzymes is increasing due to the advantages that they offer such as the possibility of reuse. Gelatin is a water-soluble protein, low value, which has the ability to form gel and its association with plasticizers has been studied in the development of biofilms. In this paper we present a study of lipase immobilization of commercial gelatins of different values of hydrophilic plasticizers Bloom added. Were tested wide ranges of concentrations for the gelatin and low concentrations of the plasticizers glycerol and mannitol by assessing the influence of the Bloom value, as well as plasticizers in the efficiency of immobilization. The gels were characterized am physico-chemical parameters, amino acid profile and interactions of the gels formed with water. After immobilization, the migration was evaluated for various combinations of gelatin and a plasticizer, the plasticizer being evaluated individually, obtained yields of immobilization and performed microscopy of arrays. The stability of immobilization with respect to operating parameters was observed for further study of the behavior in the hydrolysis of olive oil for free and immobilized lipase and the reuse of immobilized lipase. The results indicated the necessity of crosslinking of the gels with glutaraldehyde due to high water solubility and rate of swelling, justified by the profile of amino acids confirming the solubility of the gelatine. Mannitol had a higher efficiency in the immobilization of lipases, with structures more porous and more uniform pores. These structures also influenced by the concentration of gelatin, where higher concentrations associated with this intermediate concentrations of plasticizer matrices provided with a greater yield of immobilization. By analysis of X-ray diffraction, it can be noticed a semicrystalline structure to immobilization matrices, and most showed a peak corresponding to triple helices formed during the cooling step the gelatin gel with greater intensity for E8-array 280-M (8 corresponding to the experiment with 280 Bloom gelatin and mannitol), leading to better temperature stability. The stability of restraint is affected by pH, temperature and agitation, with only the dies E8-280-M and E9/10-280-M (trials corresponding to 9:10, with a 280 Bloom gelatin and mannitol) more stable . In the hydrolysis of olive oil, the enzymatic activity for the free and immobilized lipase was studied in relation to temperature, pH and time, and 42 °C. The optimum temperature for free and immobilized lipase. For free lipase, the optimum pH was 7.0 for the immobilized lipase at E8-280-M the optimum pH of activity was in the range 5.5 to 7.5 and for immobilized lipase in E9/10-280 -M, the pH optimum was between 6.5 and 7.5. Over time, measured up to 720 minutes, both free and immobilized lipase showed loss of enzyme activity. 10 cycles were possible reuse, and by the 5th cycle, the immobilized lipase at E8-280- M remained with 77.66% of initial activity and the lipase immobilized on E9/10-280-M in 63.09% the initial activity. The higher retention of activity in the upkeep for the immobilized lipase was 25 ° C in the matrix E8-280-M with 71.76% of relative activity after 30 days of storage. Could the hydrolysis of different substrates with free and immobilized lipase matrices in E8-280-M and E9/10-280-M, the largest percentage of hydrolysis obtained for the first immobilization matrix for the canola oil.
Descrição: Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
URI: http://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/100632
Data: 2012


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