Desenvolvimento de biocatalisadores enzimáticos utilizando suportes porosos de óxidos mistos de sílica/titânia contendo quitosana - Ricardi, Natália Carminatti (2021)
A biocatálise é uma estratégia ambientalmente sustentável na busca por metodologias alternativas e provenientes de recursos renováveis no âmbito dos processos industriais. Usualmente, as enzimas são aplicadas livres em solução, o que dificulta sua recuperação e reutilização. As técnicas de imobilização de enzimas podem superar essas desvantagens, e melhorar a estabilidade do biocatalisador em condições operacionais e de armazenamento, sendo de grande importância o desenvolvimento de suportes biocompatíveis e com propriedades mecânicas adequadas. No presente trabalho, foram desenvolvidos materiais à base de óxidos mistos de sílica/titânia obtidos pelo método sol-gel, com tamanho de poro adequado para serem aplicados como suportes para a imobilização da enzima β-D-galactosidase. Esses materiais foram recobertos com soluções contendo 5, 10 e 15% de quitosana em massa, e modificados com os agentes reticuladores, glutaraldeído ou genipina, proporcionando a ligação covalente da enzima. Para efeito de comparação, um material à base de sílica/titânia, não recoberto com quitosana e sem o uso de agentes de reticulação também foi usado como suporte para β-D-galactosidase. Os materiais preparados foram devidamente caracterizados morfológica e texturalmente. Por análise termogravimétrica, pode ser evidenciada a incorporação dos componentes orgânicos nas matrizes e a imobilização da enzima. As curvas de distribuição de diâmetro de poros das matrizes sintetizadas apresentaram máximos em torno de 30 nm, diâmetro adequado para manter a atividade enzimática. Os biocatalisadores foram aplicados em testes de atividade enzimática para avaliação dos parâmetros de imobilização, estabilidade térmica e pH ótimo de operação. Além disso, foi investigada sua estabilidade operacional através da reação de hidrólise da lactose em sistemas em batelada, retendo aproximadamente 90% da atividade catalítica inicial após 15 ciclos, e em reator de fluxo contínuo, mantendo a atividade relativa próxima a 100% após 14 dias de operação. Os biocatalisadores preparados permitiram a combinação das características positivas dos componentes utilizados, demonstrando ser uma excelente alternativa para aplicação na indústria alimentícia.