Produção de açúcar invertido pelo uso de invertase imobilizada em resinas

Marquez, Líbia Diniz Santos

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Document type:	Dissertação
Access type:	Acesso Aberto
Title:	Produção de açúcar invertido pelo uso de invertase imobilizada em resinas
Author:	Marquez, Líbia Diniz Santos
First Advisor:	Ribeiro, Eloízio Júlio
First coorientator:	Cardoso, Vicelma Luiz
First member of the Committee:	Rodrigues, Maria Isabel
Second member of the Committee:	Resende, Miriam Maria de
Summary:	O desenvolvimento do plano de trabalho proposto para esta dissertação refere-se à produção de açúcar invertido por invertase imobilizada em resinas trocadoras de íons. Os ensaios foram conduzidos em um microrreator de mistura com controle de temperatura e provido de agitação magnética. As concentrações de reagentes, de produtos, de invertase livre ou imobilizada e condições de pH e de temperatura seguiram planejamentos experimentais pré-estabelecidos, uma vez definida as variáveis do processo e seus níveis. Primeiramente realizou-se testes cinéticos com invertase livre a fim de determinar os parâmetros cinéticos, as melhores condições de atividade enzimática e estabilidade. A influência do pH e da temperatura foi analisada por meio de um Planejamento Composto Central (PCC) resultando em uma temperatura ótima igual a 47°C e pH 4,7. O intervalo de pH onde a enzima livre manteve-se estável está compreendido entre 5,5 a 7,5. A energia de ativação do processo de desativação térmica foi de 360 kJ/mol. A cinética de hidrólise de sacarose por invertase livre se ajustou ao modelo de inibição pelo substrato com a velocidade máxima de 0,0803 M/min, a constante cinética (Km) de 45,2 mM e a constante de inibição (Ki) de 1,06 M. Na seqüência foram testadas resinas para imobilização de invertase por adsorção visando obter o melhor suporte para o biocatalisador. A partir da definição da Duolite A-568 como sendo o melhor suporte realizaram-se testes cinéticos com a invertase imobilizada. O estudo da influência conjunta da temperatura, pH e concentração de invertase no meio de imobilização foi realizado por um PCC fixando um tempo de imobilização em 24 horas, obtendo como condições ótimas temperatura de 29°C, pH 5,0 e concentração de invertase 12,5 g/L. Nessas condições foram estudadas as influências da temperatura e do pH na atividade enzimática de invertase imobilizada por um PCC. A temperatura ótima foi 40°C e dentro da faixa de pH estudada, este apresentou pouca influência no resultado. A estabilidade em relação ao pH de invertase imobilizada ficou restrita ao intervalo 5,5 a 6,0, uma faixa menor se comparada à enzima livre. A energia de ativação do processo de desativação térmica do biocatalisador imobilizado foi 415 kJ/mol, maior do que o obtido pela enzima livre o que implica ser este mais sensível à variação de temperatura. Os parâmetros encontrados para o modelo de inibição pelo substrato foram Vm de 0,047 Msac/min.gcat, Km de 176 mM e Ki de 1,08 M.
Abstract:	This work aims to offer a contribution for the development of the production of invert sugar by invertase immobilized on ion exchanging resins. The experiments were conduced in a batch stirred microreactor with temperature control and magnetic agitation. Firstly, kinetic assays on free invertase were conduced aiming to determine the hydrolysis kinetic and the best conditions of enzymatic activity and stability. The influences of pH and temperature were analyzed by a Central Composite Design (CCD) resulting in optimal values of 47ºC for temperature and 4.7 for pH. The soluble enzyme was stable from pH 5.5 to 7.5. The activation energy from the thermal deactivation process was 360 kJ/mol. The sucrose hydrolysis kinetic by free invertase fitted according substrate inhibition model with a kinetic constant (Km) of 45.2 mM and an inhibition constant (Ki) of 1.06 M. Invertase immobilization by adsorption on ion some exchange resins were then tested. After choosing Duolite A-568 as support, kinetic tests with the immobilized invertase were done. The study of the combined influence of temperature, pH and invertase concentration on immobilization medium was accomplished by a CCD, with an immobilization time of 24 hours, thus being obtained a temperature of 29ºC, a value of 5.0 for pH and an invertase concentration of 12.5 g/L as optimal conditions for immobilization process. The influences of temperature and pH in the enzymatic activity of immobilized invertase were studied by a CCD. The optimal temperature found was 40ºC and the pH presented little influence on the enzymatic activity. For the immobilized invertase, the stability in relation to the pH was restricted to an interval ranging from 5.5 to 6.0, a smaller range when compared to the enzyme free form. The activation energy from the biocatalyst thermal deactivation process was 415 kJ/mol, a higher value when compared with the free enzyme, showing that the immobilized enzyme is more sensible to temperature variations. The parameters found for the substrate inhibition model were a Vm of 0,047 Msac/min.gcat, a Km of 176 mM and a Ki of 1,08 M.
Keywords:	Invertase Resina de troca iônica Imobilização Açúcar invertido Sacarose Invertase Ion exchanging resin Immobilization Invert sugar Sucrose Processos químicos Enzima
Area (s) of CNPq:	CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Language:	por
Country:	BR
Publisher:	Universidade Federal de Uberlândia
Institution Acronym:	UFU
Department:	Engenharias
Program:	Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Quote:	MARQUEZ, Líbia Diniz Santos. Produção de açúcar invertido pelo uso de invertase imobilizada em resinas. 2007. 137 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2007.
URI:	https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15260
Date of defense:	28-Feb-2007
Appears in Collections:	DISSERTAÇÃO - Engenharia Química

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