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???metadata.dc.type???: Dissertação
Title: Coimobilização de amilases em matriz porosa de gelatina e alginato de cálcio reticulados
Other Titles: Coimobilization of amylases in porous gelatin matrix and crosslinked calcium alginate
???metadata.dc.creator???: Frota, Elionio Galvão 
???metadata.dc.contributor.advisor1???: Piccin, Jeferson Steffanello
???metadata.dc.contributor.advisor-co1???: Colla, Luciane Maria
???metadata.dc.description.resumo???: As amilases são enzimas amplamente utilizadas na indústria, correspondendo a aproximadamente 25 a 30% do mercado mundial de enzimas, sendo utilizadas em indústrias de alimentos, bebidas, farmacêutica e de biocombustíveis. A maior parte das enzimas utilizadas ainda é empregada em sua forma livre e estabilizada em soluções. Entretanto o uso de enzimas imobilizadas pode apresentar benefícios como a recuperação e maior estabilidade do biocatalisador. O estudo de suportes naturais de baixo custo, como a gelatina, tem sido realizado com o objetivo de baratear o processo. Os estudos de imobilização se concentraram, principalmente, na imobilização de uma única enzima. No entanto, em muitos casos uma única enzima não pode catalisar completamente as reações desejadas, sendo necessárias várias enzimas trabalhando em sequência, como no caso da sacarificação do amido. A associação de duas ou mais enzimas em sistemas imobilizados vêm sendo estudada para uso industrial, visando melhorar a eficiência catalítica, porém, poucos estudos relatam a imobilização conjunta ou coimobilização de glicoamilase e ¿-amilase. Assim, objetivou-se avaliar se a coimobilização das enzimas ¿-amilase e glicoamilase poderia trazer benefícios aos processos de hidrólise de amido. As enzimas ¿-amilase (Liquozyme ® Supra 2.2X) e glicoamilase (AMG ® 300L) foram coimobilizadas em dois suportes distintos (gelatina e gelatina/alginato de cálcio) reticulados com glutaraldeído ou Ca2+, respectivamente. O impacto do glutaraldeído na atividade catalíticas das enzimas imobilizadas foi avaliado. Estudos de pH e temperatura ótimos, rendimento de imobilização, reuso e sacarificação do amido foram realizados. Os suportes foram caracterizados quanto a sua composição química por FTIR, comportamento térmico por DSC e TGA, morfologia, porosidade, grau de reticulação, resistência à compressão, solubilidade e intumescimento. Os resultados obtidos demonstraram que as duas enzimas utilizadas apresentaram comportamento similar quanto aos parâmetros de pH e temperatura ótimos, o que aponta a possibilidade de promover sua imobilização conjunta em uma mesma matriz. Após a coimobilização, em ambos os suportes, as enzimas foram estáveis em temperaturas mais altas. O suporte de gelatina reticulada com glutaraldeído conferiu às enzimas estabilidade em pH mais ácido. O aumento na concentração de glutaraldeído afetou negativamente as atividades enzimáticas. No entanto, em baixas concentrações a eficiência de imobilização foi satisfatória. Os imobilizados puderam ser reutilizados em até 8 ciclos de hidrólise consecutivos e foram mais eficientes na sacarificação do amido que as enzimas livres sob as mesmas condições. Os resultados de composição dos suportes mostraram a interação entre gelatina e alginato no suporte composto. A reticulação pôde ser detectada através da mudança nas interações na estrutura molecular polimérica. A reticulação não afetou o comportamento térmico, porém teve impacto na resistência mecânica, solubilidade e intumescimento dos suportes. Ademais ambos os suportes apresentaram morfologia porosa, porém a porosidade efetiva foi baixa, provavelmente, devido às fortes interações entre seus constituintes. A partir dos resultados, é possível inferir que a coimobilização de amilases é um procedimento profícuo pois pode permitir melhorias na eficiência catálitica em reações enzimáticas em cadeia. Pode-se ainda estabelecer o suporte reticulado com glutaraldeído como o mais indicado para uso na coimobilização. Todavia a imobilização em suporte reticulado com Ca2+ também apresentou características promissoras quanto à atividade catalítica, embora sua maior instabilidade estrutural seja um ponto crítico. inalidade, contribuindo para a redução de consumo de água potável.
Abstract: Amylases are enzymes in the industry accounting for 25 to 30% of the world's enzyme market, being used in the food, beverage, pharmaceutical and biofuel industries. Most of the enzymes used are still used in their free form and stabilized in solutions, however, the use of immobilized enzymes may have benefits such as recovery and greater stability of the biocatalyst. The study of low cost natural supports, such as gelatine, has been carried out in order to make the process cheaper. Immobilization studies focused primarily on the immobilization of a single enzyme. However, in many cases a single enzyme can not completely catalyze the desired reactions and several enzymes are needed in sequence, as in the case of saccharification of the starch. The association of two or more enzymes in immobilized systems has been studied for industrial use in order to improve catalytic efficiency. However, few studies report the joint immobilization or coimobilization of glycoamylase and α-amylase. Thus, the aim of this study was to evaluate whether the immobilization of the α-amylase and glycoamylase enzymes could bring benefits to the starch hydrolysis processes. α-amylase (Liquozyme ® Supra 2.2X) and glycoamylase (AMG ® 300L) enzymes were coimobilized into two distinct supports (gelatin and gelatin/calcium alginate) cross-linked with glutaraldehyde or Ca2+respectively. The impact of glutaraldehyde on the catalytic activity of the immobilized enzymes was evaluated. Optimum pH and temperature studies, immobilization yield, reuse and saccharification of starch were performed. The substrates were characterized for their chemical composition by FTIR, thermal behavior by DSC and TGA, morphology, porosity, degree of crosslinking, compressive strength, solubility and swelling. The results obtained showed that the two enzymes used showed similar behavior regarding the optimum pH and temperature parameters, which suggests the possibility of promoting their joint immobilization in the same matrix. After coimobilization, in both substrates, the enzymes were stable in higher temperatures. Glutaraldehyde cross-linked gelatin support gave the enzymes stability at more acidic pH. The increase in glutaraldehyde concentration negatively affected the enzymatic activities. However, at low concentrations the immobilization efficiency was satisfactory. The immobilized could be reused in up to 8 consecutive hydrolysis cycles and were more efficient in the saccharification of the starch than the free enzymes under the same conditions. Supports composition showed the interaction between gelatin and alginate in the composite support. Crosslinking could be detected by changing the interactions in the polymer molecular structure. Crosslinking did not affect the thermal behavior, but had an impact on the mechanical strength, solubility and swelling of the supports. In addition, both supports presented porous morphology, but the effective porosity was low probably due to the strong interactions between their constituents. From the results it is possible to infer that the coimobilization of amylases is a useful procedure since it can allow improvements in the catalytic efficiency in enzymatic chain reactions. Crosslinked support with glutaraldehyde may also be established as the most suitable for use in coimobilization. However, the immobilization in crosslinked support with Ca 2+also presented promising characteristics regarding catalytic activity, although its greater structural instability is a critical point.
Keywords: Alimentos
Indústria
Enzimas
Aplicações industriais
???metadata.dc.subject.cnpq???: CIENCIA E TECNOLOGIA DE ALIMENTOS::ENGENHARIA DE ALIMENTOS
???metadata.dc.language???: por
???metadata.dc.publisher.country???: Brasil
Publisher: Universidade de Passo Fundo
???metadata.dc.publisher.initials???: UPF
???metadata.dc.publisher.department???: Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária – FAMV
???metadata.dc.publisher.program???: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Alimentos
Citation: FROTA, Elionio Galvão. Coimobilização de amilases em matriz porosa de gelatina e alginato de cálcio reticulados. 2018. 112 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia de Alimentos) - Universidade de Passo Fundo, Passo Fundo, RS, 2018.
???metadata.dc.rights???: Acesso Aberto
URI: http://tede.upf.br/jspui/handle/tede/1473
Issue Date: 1-May-2018
Appears in Collections:Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Alimentos

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