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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/22168
ORCID: | http://orcid.org/0000-0002-3686-3487 |
Document type: | Dissertação |
Access type: | Acesso Aberto |
Title: | Síntese e imobilização em resina de troca iônica de β-galactosidase de Kluyveromyces marxianus |
Alternate title (s): | Synthesis and immobilization of ion exchange resin of β-galactosidase from Kluyveromyces marxianus |
Author: | Sousa, Carla Cristina de |
First Advisor: | Ribeiro, Eloízio Júlio |
First coorientator: | Falleiros, Larissa Nayhara Soares Santana |
First member of the Committee: | Resende, Miriam Maria de |
Second member of the Committee: | Coutinho Filho, Ubirajara |
Third member of the Committee: | Dini, Carolina Merheb |
Summary: | A β-galactosidase é uma hidrolase que catalisa a reação de hidrólise da lactose. Essa enzima tem se destacado cada vez mais no âmbito industrial, apresenta grande potencial para aplicação na indústria de laticínios, pela sua ação é possível elaborar produtos isentos de lactose, voltados para intolerantes, além de aumentar a digestibilidade de lácteos e melhorar as características dos mesmos. Além disso, a β-galactosidase atua na produção de galacto-oligossacarídeos, que possuem efeitos prebióticos e ajudam na manutenção da flora intestinal. A lactose, principal carboidrato do leite, está presente em alta quantidade no soro de leite, designado como subproduto da indústria de laticínios, nesse sentindo a β-galactosidase apresenta potencial significativo para hidrólise da lactose do soro de leite com possibilidade de desenvolvimentos de novos produtos e tecnologias. A enzima β-galactosidase têm sido imobilizada com intuito de expandir e melhorar sua aplicação nos processos. Assim, vários métodos de imobilização vêm sendo aplicados, um deles é a adsorção física, método simples que envolve apenas ligações fracas. Dentre os suportes utilizados as resinas de troca iônica apresentam grande potencial. Neste trabalho a β-galactosidase foi produzida a partir da levedura Kluyveromyces marxianus e imobilizada em resina de troca iônica Duolite® A-568. A produção foi realizada por fermentação submersa, utilizando como fonte de carbono a lactose presente no permeado do soro de leite. Em seguida, a enzima foi caracterizada quanto sua estabilidade térmica, ao pH e ao armazenamento. Após a caracterização da enzima livre, esta foi imobilizada em resina Duolite® A-568. Realizaram-se testes preliminares variando tempo, concentração de enzima e utilização de enzima liofilizada na imobilização. Na sequência foi realizado uma otimização das condições por meio de um Planejamento Composto Central com as variáveis pH, concentração do tampão e atividade ofertada na imobilização. Para todas as imobilizações definiu-se a atividade recuperada. Foram realizados testes de reticulação com glutaraldeído em diferentes concentrações. A enzima também passou por um processo com duas imobilizações, visando aumentar a atividade recuperada. Como resultados obtidos, a enzima livre apresentou maior estabilidade térmica a 30 °C e estabilidade ao pH 7,3, além de reter 80% da atividade inicial durante sete semanas de armazenamento sob refrigeração, tanto em sua forma solúvel como liofilizada. Os testes preliminares de imobilização definiram a atividade ofertada como 27 U e o tempo de uma hora de imobilização, a atividade recuperada da imobilização com a enzima não liofilizada e liofilizada não apresentou diferenças. Na otimização as faixas ótimas obtidas no planejamento foram de 6,9 a 7,3 para o pH, 0,4 a 0,8 M para concentração do tampão e 24 a 31 U para atividade ofertada. Os testes de reticulação mostraram que o aumento da concentração da solução de glutaraldeído implicou em uma redução da atividade do biocatalisador imobilizado. A imobilização em série foi importante para aumentar a atividade do biocatalisador imobilizado. De forma geral a enzima produzida se apresentou eficiente para imobilização em resina de troca iônica Duolite® A-568, levando em consideração que mais variáveis devem ser otimizadas para melhora da imobilização. |
Abstract: | β-galactosidase is a hydrolase that catalyzes the hydrolysis reaction of lactose. This enzyme has been increasingly highlighted in the industrial field, presents great potential for application in the dairy industry, by its action it is possible to produce lactose-free products, aimed at intolerants, in addition to increasing the digestibility of dairy products and improving their characteristics. In addition, β-galactosidase acts in the production of galacto-oligosaccharides, which have prebiotic effects and help in maintaining the intestinal flora. Lactose, the main carbohydrate in milk, is present in high amounts in whey, designated as a by-product of the dairy industry, in which β-galactosidase presents significant potential for hydrolysis of whey lactose with the possibility of new product developments and technologies. The β-galactosidase enzyme has been immobilized in order to expand and improve its application in the processes. Thus, several methods of immobilization have been applied, one of them is the physical adsorption, simple method involving only weak links. Among the substrates used ion exchange resins have great potential In this work β-galactosidase was produced from yeast Kluyveromyces marxianus and immobilized on Duolite® A-568 ion exchange resin. The production was carried out by submerged fermentation, using lactose present in the permeate of the whey as the carbon source. The enzyme was then characterized as to its thermal stability, pH and storage. After characterization of the free enzyme, it was immobilized on Duolite® A-568 resin. Preliminary tests were performed varying time, enzyme concentration and use of lyophilized enzyme in the immobilization. In the sequence an optimization of the conditions was carried out by means of a Central Composite Planning with the variables pH, buffer concentration and activity offered in the immobilization. For all immobilizations the recovered activity was defined. Glutaraldehyde crosslinking tests were performed at different concentrations. The enzyme also underwent a process with two immobilizations, aiming to increase the recovered activity. As results obtained, the free enzyme presented greater thermal stability at 30 ° C and stability at pH 7.3, besides retaining 80% of the initial activity during seven weeks of storage under refrigeration, both in its soluble and lyophilized form. Preliminary immobilization tests defined the activity offered as 27 U and the one-hour immobilization time, the activity recovered from immobilization with the non-lyophilized and lyophilized enzyme did not present differences. In the optimization, the optimum ranges obtained in the planning were 6.9 to 7.3 for the pH, 0.4 to 0.8 M for the buffer concentration and 24 to 31 U for the offered activity. Crosslinking tests showed that increasing the concentration of the glutaraldehyde solution implied a reduction in the activity of the immobilized biocatalyst. Serial immobilization was important to increase the activity of the immobilized biocatalyst. In general, the enzyme produced was efficient for immobilization in Duolite® A-568 ion exchange resin, taking into account that more variables should be optimized for immobilization improvement. |
Keywords: | β-galactosidase Kluyveromyces marxianus Hidrólise da lactose Duolite A-568 Adsorção Lactose hydrolisis Adsorption Engenharia Química Lactose Hidrólise |
Area (s) of CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS |
Language: | por |
Country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
Program: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Química |
Quote: | SOUSA, Carla Cristina de. Síntese e imobilização em resina de troca iônica de β-galactosidase de Kluyveromyces marxianus. 2018. 143 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2018. DOI http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2018.1141 |
Document identifier: | http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2018.1141 |
URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/22168 |
Date of defense: | 19-Feb-2018 |
Appears in Collections: | DISSERTAÇÃO - Engenharia Química |
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