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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/37871
ORCID: | ![]() |
Document type: | Dissertação |
Access type: | Acesso Embargado |
Embargo Date: | 2025-04-05 |
Title: | Estudo da estabilidade da beta-galactosidase imobilizada de Bacillus licheniformis e aplicação em reator de leito fixo |
Alternate title (s): | Stability study of immobilized beta-galactosidase from Bacillus licheniformis and application in fixed-bed reactor |
Author: | Lafia, Aliou Toro |
First Advisor: | Guidini, Carla Zanella |
First coorientator: | Falleiros, Nayhara Soares Santana Larissa |
First member of the Committee: | Castiglioni, Luis Gabriel |
Second member of the Committee: | Ferreira, Juliana de Souza |
Summary: | Os produtos lácteos são alguns dos alimentos mais completos e mais consumidos. A intolerância à lactose em grande parte da população mundial leva a produção de produtos sem ou com teor reduzida de lactose utilizando a β-galactosidase. A imobilização enzimática é um processo que permite a recuperação e a reutilização desse biocatalisador, além de aumentar a sua estabilidade operacional. Neste trabalho estudou-se a estabilidade de β-galactosidase de Bacillus licheniformis imobilizada por adsorção em resina Duolite A-568 em temperatura ambiente (aproximadamente 25ºC), tampão BR com força iônica de 40 mM e pH 4,0 e concentração de enzima de 43 mL/L. A enzima imobilizada foi reticulada com glutaraldeído em diferentes concentrações (2,0 a 3,5 g/L). A estabilidade do biocatalisador imobilizado foi avaliada em relação ao pH na faixa de 3 a 8, à temperatura na faixa de 30 a 60°C e ao armazenamento, por 90 dias. A energia de ativação do processo de desativação térmica da enzima imobilizada também foi determinada. Foi avaliada a taxa de conversão da lactose por enzima imobilizada e imobilizada reticulada em reator batelada com recirculação e diferentes vazões de alimentação. Os resultados de rendimento, eficiência e atividade recuperada da β galactosidase imobilizada, foram respectivamente de 84%, 99% e 83%. A concentração de glutaraldeído de 2,0 g/L proporcionou melhor estabilidade, mantendo 75% da atividade inicial no sexto uso, e teve sua atividade inalterada quando armazenada por 35 dias. A enzima imobilizada sem reticulação apresentou pH ótimo em 4, enquanto a faixa ótima de pH para enzima imobilizada seguida de reticulação (2,0 g/L) foi de 4 a 7. Em relação à estabilidade térmica a enzima imobilizada e reticulada foi mais estável que a enzima apenas imobilizada em todas as temperaturas avaliadas. O armazenamento afetou mais a atividade da enzima imobilizada (sem reticulação), que apresentou atividade relativa de 27%, em pH 3 e 4 em 90 dias, já a enzima imobilizada e reticulada reteve mais de 70% da atividade inicial durante 90 dias em todos os valores de pH (3 a 8). A energia de desnaturação encontrada para a enzima imobilizada sem reticulação e da enzima imobilizada seguida de reticulação foram de 59.715,32 e 66.063,78 kcal/mol, respectivamente. Em relação à conversão de lactose, a enzima imobilizada reticulada foi mais estável mantendo mais de 50% da sua capacidade de conversão inicial. Com o aumento da vazão na ordem de 2 mL/min observou-se a diminuição da taxa de conversão de cerca de 5%. Em geral a reticulação com glutaraldeído aumentou a estabilidade da β-galactosidas de Bacillus licheniformis imobilizada em Duolite A-568. A β galactosidase de Bacillus licheniformis imobilizada pode ser aplicada em vários processos de hidrólise ou de conversão da lactose em condições estudadas. |
Abstract: | Dairy products are some of the most complete and widely consumed foods. Lactose intolerance in a large part of the world population leads to the production of products without or with reduced lactose content using β-galactosidase. Enzyme immobilization is a process that allows the recovery and reuse of this biocatalyst, besides increasing its operational stability. In this work, the stability of β-galactosidase from Bacillus licheniformis immobilized by adsorption on Duolite A-568 resin at room temperature (approximately 25°C), BR buffer with ionic strength of 40 mM and pH 4.0 and enzyme concentration of 43 mL/L was studied. The immobilized enzyme was cross-linked with glutaraldehyde at different concentrations (2.0 to 3.5 g/L). The stability of the immobilized biocatalyst was evaluated with respect to pH in the range of 3 to 8, temperature in the range of 30 to 60°C, and storage for 90 days. The activation energy of the thermal deactivation process of the immobilized enzyme was also determined. The conversion rate of lactose by immobilized and immobilized cross-linked enzyme in a batch reactor with recirculation and different feed rates was evaluated. The results of yield, efficiency and recovered activity of immobilized β galactosidase were 84%, 99% and 83%, respectively. The glutaraldehyde concentration of 2.0 g/L provided better stability, maintaining 75% of the initial activity on the sixth use, and had its activity unchanged when stored for 35 days. The immobilized enzyme without cross linking presented pH optimum at 4, while the optimum pH range for immobilized enzyme followed by cross-linking (2.0 g/L) was 4 to 7. In relation to thermal stability the immobilized and cross-linked enzyme was more stable than the immobilized enzyme only at all temperatures evaluated. The storage affected more the activity of the immobilized enzyme (without crosslinking), which presented a relative activity of 27%, at pH 3 and 4 in 90 days, while the immobilized and crosslinked enzyme retained more than 70% of the initial activity during 90 days in all pH values (3 to 8). The denaturation energy found for the immobilized enzyme without crosslinking and the immobilized enzyme followed by crosslinking were 59,715.32 and 66,063.78 kcal/mol, respectively. Regarding lactose conversion, the cross linked immobilized enzyme was more stable maintaining more than 50% of its initial conversion capacity. With the increase of the flow rate in the order of 2 mL/min a decrease in the conversion rate of about 5% was observed. In general, cross-linking with glutaraldehyde increased the stability of β-galactosidases from Bacillus licheniformis immobilized on Duolite A-568. The immobilized β-galactosidase from Bacillus licheniformis can be applied in various processes of hydrolysis or lactose conversion under the studied conditions. |
Keywords: | Enzima Enzyme Glutaraldeído Glutaraldehyde Reticulação Reticulation Lactose Lactose Conversão Conversion |
Area (s) of CNPq: | CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::CIENCIA E TECNOLOGIA DE ALIMENTOS::ENGENHARIA DE ALIMENTOS |
Subject: | Alimentos - Indústria |
Language: | por |
Country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
Program: | Programa de Pós-graduação em Engenharia de Alimentos |
Quote: | LAFIA, Aliou Toro. Estudo da estabilidade da beta-galactosidase imobilizada de Bacillus licheniformis e aplicação em reator de leito fixo. 2023. 84 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Alimentos) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023. http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.79. |
Document identifier: | http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.79 |
URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/37871 |
Date of defense: | 9-Feb-2023 |
Appears in Collections: | DISSERTAÇÃO - Engenharia de Alimentos (Patos de Minas) |
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