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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/74223
Type: | TCC |
Title: | Preparação de agregados enzimáticos magnéticos (mCLEAs) de β-galactosidase para produção integrada de D-tagatose a partir de lactose |
Title in English: | Preparation of β-galactosidase magnetic enzyme aggregates (mCLEAs) for integrated production of D-tagatose from lactose |
Authors: | Freitas, Lucas Almeida de |
Advisor: | Gonçalves, Luciana Rocha Barros |
Keywords in Brazilian Portuguese : | Enzima;Imobilização;Soro de leite;Hidrólise |
Knowledge Areas - CNPq: | CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS |
Issue Date: | 2022 |
Citation: | FREITAS, Lucas Almeida de. Preparação de agregados enzimáticos magnéticos (mCLEAs) de β-galactosidase para produção integrada de D-tagatose a partir de lactose. 2022. 63 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Biotecnologia) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2022. |
Abstract in Brazilian Portuguese: | A utilização de enzimas imobilizadas permite melhorar sua eficiência, possibilitando sua reutilização em diferentes processos e fácil separação do produto. Além disso, permite o uso simultâneo de enzimas em reações em cascata, acelerando processos. Desta forma, o presente trabalho objetiva estabelecer um protocolo eficiente de imobilização da enzima β- galactosidase pela metodologia de agregados enzimáticos magnéticos (mCLEAs), bem como sua aplicação conjunta com mCLEAs de L-arabinose isomerase (LAI), para a produção de D- tagatose a partir de lactose do soro de leite. Diferentes protocolos de preparação de mCLEAs foram estudados, com a utilização de glutaraldeído em diferentes concentrações e de dextrana-aldeído como agentes reticulantes das enzimas. Os biocatalisadores foram avaliados quanto aos parâmetros de imobilização, como a atividade recuperada em relação à enzima livre, capacidade de hidrólise de lactose, cinética enzimática e estabilidades térmica, operacional e à estocagem. O biocatalisador que se destacou em parâmetros chave para a catálise, como atividade recuperada, da estabilidade térmica a 60 °C e da capacidade de hidrólise da lactose, foi escolhido para aplicação junto ao mCLEA de LAI para produção de D-tagatose a partir da lactose. Os biocatalisadores mCLEA-GLU-1.5 e mCLEA-DEX foram selecionados dentre os estudados como os mais eficientes para aplicação. mCLEA-GLU-1.5 apresentou redução de afinidade pelo substrato com relação a mCLEA-DEX e à enzima livre, bem como uma menor estabilidade a 50 °C. Em contrapartida, foi o biocatalisador mais estável no decorrer dos ciclos de operação, bem como no período de estocagem estudado. Por apresentar maior atividade recuperada e melhor afinidade pelo substrato, mCLEA-DEX foi aplicado em reatores sequenciais junto a mCLEA-LAI, com início em solução de lactose na concentração do soro de leite, com rendimento de cerca de 10% de conversão da lactose em D-tagatose ao final do processo. O trabalho permite concluir que é factível a imobilização de β-galactosidase em mCLEAs, sendo mCLEA-GLU-1.5 e mCLEA-DEX biocatalisadores viáveis para a utilização industrial na hidrólise de lactose do soro de leite. Além disso, demonstra o potencial da utilização conjunta de mCLEAs de β-galactosidase e LAI para a produção de D-tagatose a partir do soro de leite. |
Abstract: | The use of immobilized enzymes allows achieving an improvement in its efficiency, enabling the reuse in different processes and easy product recovery. Besides, it also allows the simultaneous use of enzymes in cascade reactions, making it faster. Thus, the present work aims to establish an efficient immobilization protocol for β-galactosidase using the magnetic cross-linked enzyme aggregates (mCLEAs) methodology and its application with L-arabinose isomerase (LAI) mCLEAs, to produce D-tagatose from whey lactose. Different immobilization protocols using mCLEAs were investigated, using different glutaraldehyde concentrations and dextran-aldehyde as enzyme cross-linking agents. The immobilization parameters of the biocatalysts were compared, such as recovered activity compared to the free enzyme, lactose hydrolysis capacity, enzyme kinetics, as well as thermal, operational, and storage stabilities. The biocatalyst that stood out in critical parameters for catalysis was chosen to be used with LAI mCLEAs to produce D-tagatose from lactose. After the studies of recovered activity, thermal stability at 60 °C, and lactose hydrolysis capacity, the biocatalysts mCLEA- GLU-1.5 and mCLEA-DEX were selected between the studied ones as the most efficient to application. mCLEA-GLU-1.5 presented lower substrate affinity when compared to mCLEA-DEX and the free enzyme and lower stability at 50 °C. In contrast, it was the most stable biocatalyst when assayed for operational and storage stabilities. With higher recovered activity and substrate affinity, mCLEA-DEX was used in sequential reactors with mCLEA-LAI, using a lactose solution with the same concentration as whey, yielding 10% conversion of lactose into D-tagatose at the end of the process. This work allowed to certify the viability of mCLEAs to immobilize β-galactosidase, with mCLEA-GLU-1.5 and mCLEA-DEX being viable biocatalysts to industrial use in whey lactose hydrolysis. Besides, it proves the potential of β- galactosidase and LAI mCLEAs joint use to produce D-tagatose from whey. |
URI: | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/74223 |
Author's Lattes: | http://lattes.cnpq.br/5819544368830053 |
Advisor's Lattes: | http://lattes.cnpq.br/2577657690021566 |
Access Rights: | Acesso Aberto |
Appears in Collections: | BIOTECONOLOGIA - Monografias |
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