63ª Reunião Anual da SBPC

B. Engenharias - 1. Engenharia - 12. Engenharia Química

IMOBILIZAÇÃO DA ENZIMA BETA‐GALACTOSIDADE DE Aspergillus oryzae EM RESINAS DE TROCA IÔNICA

Larissa Nayhara Soares Santana 1 Carla Zanella Guidini 2 Eloízio Júlio Ribeiro 3

1. Discente de Mestrado em Engenharia Química - Faculdade de Engenharia Química - UFU 2. Discente de Doutorado em Engenharia Química - Faculdade de Engenharia Química - UFU 3. Prof. Dr. / Orientador - Faculdade de Engenharia Química - UFU

INTRODUÇÃO:

Um aspecto muito importante para o uso de enzimas como catalisadores é sua alta especificidade, ou em relação ao substrato ou em relação a alguma ligação química, e isso implica em produtos de reação mais puros e maior conversão do substrato ao produto desejado, tornando menor o custo de separação do produto. Apesar das inúmeras vantagens das enzimas como catalisadores, o uso das mesmas em aplicações industriais tem sido limitado, porque a maioria das enzimas é relativamente instáveis, seu custo é alto e a recuperação da enzima ativa no processo final é difícil. Para eliminar as desvantagens do uso das enzimas como catalisadores e com o objetivo de obter catalisadores altamente ativos e estáveis, surgiu o processo de imobilização das enzimas. Baseado na importância da reação de hidrólise de lactose, tanto ao nível de produção de leite “in natura”, como na produção de derivados lácteos, este trabalho apresentou como objetivo geral, estudar o processo de imobilização da enzima β-galactosidase por adorsão e ligação cruzada com gluraldeído, utilizando como suporte resinas de troca iônica Duolite A-568, Duolite S-761, Dowex Marathon A e Dowex Marathon C, avaliando a influência da concentração enzimática e do pH no processo de imobilização.

METODOLOGIA:

Foi utilizada a enzima β-galactosidase de Aspergillus oryzae (E.C. 3.2.1.23) da marca Sigma diluída em concentrações adequadas em diferentes tampões. As resinas de troca iônica Duolite A-568 e S-761, Marathon A e C, foram obtidas da Hom Hass e ativadas conforme método descrito pelos fabricantes. Os demais reagentes foram de grau analítico. A atividade catalítica da enzima foi determinada pelo método das velocidades iniciais da reação de hidrólise de lactose, em um microrreator de mistura contendo 100 mL de solução de lactose 50 g/L em pH 4,5 a 35ºC, com a enzima imobilizada retida em um cesto de aço inox. A unidade de atividade (U) foi definida como grama de glicose produzida por litro do meio por minuto por grama de enzima imobilizada A lactose foi analisada indiretamente pela dosagem da glicose formada através da reação de hidrólise ácida da lactose. Testes preliminares foram realizados para determinar o suporte a ser utilizado nas etapas subsequentes do trabalho. A influência simultânea da concentração da enzima e do pH no processo de imobilização foi estudada empregando um Planejamento Composto Central (PCC), fixando tempo de 12 horas e temperatura de 25°C. Foi realizado um estudo da estabilidade da enzima imobilizada em relação ao número de usos com e sem o glutaraldeído.

RESULTADOS:

A partir dos resultados preliminares foi escolhida a resina Duolite A-568, visto que ela apresentou a melhor retenção de atividade enzimática. Através dos resultados do PCC observou-se que os maiores valores de atividade enzimática imobilizada encontrados estavam na região do ponto central, que corresponde a pH 4,5 e concentração de enzima 16 g/L. Os resultados experimentais foram ajustados por regressão múltipla, utilizando o software Statistica 7.0. Foi utilizado o programa Maple 9.5 para calcular o ponto ótimo para imobilização da enzima e obtiveram-se concentração enzimática de 19,7g/L e pH 4,5 resultando em 0,637 U. Os resultados da validação do modelo indicaram boa concordância entre os valores experimentais e o calculado pelo modelo. O uso da concentração de 16 g/L produziu um biocatalisador com a mesma atividade do ponto ótimo, o que é uma vantagem econômica. Para todo trabalho subsequente foi utilizado a concentração de β-galactosidase de 16 g/L, pH 4,5 e 12 horas de imobilização. A concentração de glutaraldeído que implicou em melhor resultado foi de 3,5 g/L, num tempo de reação de 1,50 horas. A atividade da enzima imobilizada sem tratamento com glutaraldeído após 30 usos foi de 51% em relação à inicial, enquanto que a da enzima imobilizada com reticulação foi de 90%.

CONCLUSÃO:

A resina que apresentou melhor resultado na imobilização de β-galactosidase por adsorção iônica foi a Duolite A-568. Utilizando a técnica de superfície de resposta foi possível determinar as condições que maximizaram a atividade da enzima imobilizada, levando em consideração o custo da enzima livre, sem comprometer a resposta a ser alcançada. Utilizando uma concentração de enzima no meio de imobilização igual a 16 g/L e pH 4,5, atingiu-se uma atividade imobilizada de 0,64U. A atividade da enzima imobilizada sem tratamento com glutaraldeído após 30 usos foi de 51% em relação à inicial, enquanto que a da enzima imobilizada com reticulação foi de 90%.

Palavras-chave: β-galactosidase, Imobilização em resina Duolite A-568, Hidrólise de lactose.