Desenvolvimento de uma matriz de alginato e gelatina entrecruzada com genipina para imobilização de β-galactosidase

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Hackenhaar, Camila Regina
• Orientador(a): Hertz, Plinho Francisco
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Alginato de sódio; Gelatina; Genipina; beta-Galactosidase; Imobilização enzimática; Hidrólise de lactose
• Palavras-chave em Inglês: Covalent immobilization; Sodium alginate; Gelatin; Genipin; β-galactosidase; Lactose hydrolysis
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/230845

O uso de enzimas imobilizadas tem crescido em função de suas inúmeras vantagens quando comparada ao uso de enzimas livres. No entanto, é fundamental avaliar a escolha do suporte, aliando disponibilidade, biocompatibilidade, atoxicidade e boas qualidades mecânicas, a fim de melhorar as características da enzima a ser imobilizada. Assim, o objetivo deste trabalho foi preparar um suporte composto de alginato de sódio e gelatina aproveitando as diferentes características dos materiais para imobilização de β-galactosidase de Aspergillus oryzae. Para isso, foram avaliadas diferentes concentrações de alginato de sódio, gelatina, genipina e carga enzimática com o intuito de verificar o efeito de cada componente nos parâmetros de imobilização. A elaboração das esferas de alginato-gelatina foi realizada através da gelificação ionotrópica, seguido de ativação utilizando genipina, um composto natural extraído do jenipapo (Genipa americana L), e imobilização covalente da enzima no suporte. Caracterizações calorimétricas (TGA e DSC) e estruturais (SAXS) foram realizadas com o biocatalisador. Além disso, verificou-se o desempenho da enzima imobilizada em relação à sua estabilidade térmica, operacional e de armazenamento. Os resultados mostraram que a enzima foi imobilizada com sucesso apresentando altos rendimentos de imobilização. As modificações micro-estruturais das esferas determinadas por SAXS, demonstram que a adição de genipina e enzima no sistema produziu uma redução significativa no tamanho e na densidade Ca(II)-alginato. Através das análises TGA e DSC, pode-se constatar que a ativação com genipina, seguida da imobilização da enzima, não tiveram influência na resistência à temperatura do suporte. A maior estabilidade térmica do biocatalisador foi observada em presença do substrato lactose. O processo de imobilização proporcionou alta estabilidade ao armazenamento, permitindo manter aproximadamente 80 % da atividade relativa após 175 dias sob refrigeração a 4 °C. Para o processo de hidrólise da lactose, o biocatalisador mostrou-se estável por 11 bateladas de reuso, resultando em 69.3 % de conversão de lactose, a 40 °C. Para esta mesma temperatura, em um reator de leito fixo com fluxo de 0,25 mL min-1, a conversão de lactose foi de 76.5 % em 20 h de operação contínua. Dessa forma, os resultados obtidos demonstram que o suporte utilizando alginato de sódio e gelatina tem potencial para aplicações em processos de imobilização enzimática, pois, alia as boas propriedades de cada componente, além de ser uma matriz segura para aplicações em alimentos.