Recuperação e purificação de invertases de Saccharomyces cerevisiae usando sistema aquoso bifásico PEG 1500/sulfato de magnésio em microcanais - Carvalho, Júlia Caroline Ribeiro de (2022)
A intensificação de processos tem ganhado destaque em processos clássicos, como a extração líquido-líquido para a separação de biomoléculas através da utilização de sistemas aquosos bifásicos (SAB) nas etapas de recuperação e purificação (downstream processing) de, principalmente, proteínas e enzimas. Nesse contexto, ainda encontra-se a utilização de microssistemas para intensificação de processos, no entanto, estudos à respeito da avaliação do impacto de padrões de escoamento sobre o desempenho da extração ainda são escassos, principalmente em ambientes complexos com múltiplas moléculas-alvo, como os produtos de uma lise celular. Assim, neste trabalho, invertase de Saccharomyces cerevisiae foi separada utilizando a técnica de extração líquido-líquido em um microssistema através de um SAB formado por polietilenoglicol (PEG) 1500 (15% m/m), sulfato de magnésio (20% m/m) e água destilada (65% m/m). O estudo foi realizado incluindo variações na vazão total de 9,30 μL/min a 324,45 μL/min, na razão volumétrica entre fase topo e fase fundo de 1:2 a 2:1, no diâmetro dos tubos de 0,51 a 2,06 mm e no comprimento dos tubos de 0,58 a 9,40 m. A disposição das fases foi observada durante o percurso no microssistema usando ampla faixa de vazão total e foi obtido um mapa de padrões de escoamento. Os padrões observados foram slug-curto, slug-longo e paralelo, sendo o padrão slug-curto para baixas vazões e paralelo para altas vazões. Registrou-se que o aumento da vazão total afetou negativamente a recuperação de invertase durante a extração, passando de 2,78 para 1,04 quando a vazão aumentou de 32,02 μL/min para 145,66 μL/min. Enquanto isso, maiores valores de tempo de residência e razão volumétrica melhoraram a recuperação e o fator de purificação da enzima de 10,61% e 1,23, respectivamente, em 15 minutos de tempo de residência e razão volumétrica de 1:1 para 51,15% e 2,78, respectivamente, em 35 minutos de tempo de residência e razão volumétrica de 2:1, ambos no padrão slug-longo e diâmetro de tubo de 1,14 mm. Avaliando os padrões de fluxo, usando tempo de residência de 35 min, razão volumétrica de 2:1 e diâmetro do tubo de 1,14 mm, os padrões slug-curto e slug-longo apresentaram desempenhos de 53,95% e 51,15% de recuperação de invertase e fator de purificação de 1,84 e 2,78, respectivamente. O efeito do diâmetro do canal também foi estudado e conclui-se que em menores diâmetros, a recuperação obteve os melhores resultados, destacando-se o valor 57,01% de recuperação de invertase e fator de purificação de 4,16 no tubo de 0,51 mm de diâmetro quando o tempo de residência foi de 35 min e a razão volumétrica foi de 2:1. Esse resultado também pode ser justificado pelo valor do coeficiente volumétrico de transferência de massa (KLa) máximo obtido de 8,86 x 10-4 s-1 quando comparado com os valores resultantes para as outras condições operacionais. Dessa forma, o presente estudo contribui para o desenvolvimento dos conhecimentos na área de microssistemas em problemas de separação de enzimas através de extração líquido-líquido.