Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2018-01-11T16:00:18Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2026893 bytes, checksum: 7c9a906256e212edfe5980e7d8f3d91b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-11T16:00:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2026893 bytes, checksum: 7c9a906256e212edfe5980e7d8f3d91b (MD5) Previous issue date: 2017-07-17 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Hidroxiapatita (HA) foi sintetizada em meio aquoso com recipiente imerso em banho ultrassônico e testada para atuar como adsorvente das proteínas do soro de leite α- lactoalbumina (ALA) e β-lactoglobulina (BLG). Inicialmente foram realizadas análises para caracterizar o adsorvente. A relação cálcio/fosfato da HA sintetizada foi de 1,57. A partir da difração de raios X, verificou-se que o material apresentava elevada pureza, baixa cristalinidade (9 %) e cristais com tamanho médio de 27 nm. A espectroscopia de infravermelho revelou: (1) picos característicos de HA para o íon PO 43− nas regiões de 561, 1028 e 603 cm -1 e para o íon OH - nas regiões de 1630 e 3068 cm -1 , bem como (2) picos de baixa intensidade em 880 e 1049 cm -1 referente ao íon CO 32− , associado a impurezas. Análises de espectroscopia Raman revelaram picos característicos para grupos PO 4 nas regiões de 430, 590, 962 e 1047 cm- 1 . Por meio do Potencial Zeta, verificou-se a interação entre as HAs comercial e sintetizada e as proteínas ALA e BLG comerciais. Objetivando compreender melhor o comportamento adsortivo da HA, utilizou-se ALA e BLG comerciais para a realização de experimentos cinéticos, nos valores de pH 3,4; 6,0; 7,0 e 8,0, e isotérmicos, em pH 3,4 e 6,0, nas temperaturas de (5, 15, 25, 35 e 45 °C). Os modelos matemáticos de pseudo- primeira ordem, pseudo-segunda ordem e de difusão de partículas foram ajustados aos dados cinéticos. O modelo de pseudo-segunda ordem foi o que levou ao melhor ajuste para todos os tratamentos. Os modelos isotérmicos de Langmuir e Freundlich ajustaram-se aos dados de equilíbrio obtidos em pH 6,0, no entanto, para o pH 3,4 os modelos não levaram a bons ajustes. A precipitação seletiva utilizando citrato de sódio (20 g∙L -1 ) foi empregada para separar as proteínas ALA e BLG do soro de leite doce. O resultado foi um aumento da relação ALA/BLG de 0,34 no soro para 9,27 no precipitado ressuspendido. Em relação à BLG, ocorreu um aumento de 2,93 no soro para 22,60 da relação BLG/ALA na fase fluida. Em seguida, empregou-se a adsorção em HA para isolar as proteínas ALA e BLG. A recuperação de BLG na fase fluida foi semelhante para a HA comercial e a sintetizada. No entanto, para a dispersão em que o precipitado foi ressuspendido, a adsorção de ALA foi superior para a HA sintetizada comparado à HA comercial. Para a dessorção das proteínas, as melhores condições foram obtidas em tampão fosfato de sódio 0,4 mol∙L -1 em pH 6,8 a 50 °C sob agitação (50 rpm/1 h), em que, obteve-se rendimento superior a 80 % (m/v) para todos os tratamentos. Ao final do processo de separação, recuperou-se 26 e 53 % (m/v) da ALA presente, inicialmente, no soro de leite utilizando as HAs comercial e sintetizada, respectivamente. Em relação à BLG, a recuperação foi 65 e 70 % (m/v) utilizando as HAs comercial e sintetizada, respectivamente. As informações contidas neste trabalho poderão auxiliar no desenvolvimento de processos em que se pretende utilizar a HA como adsorvente para as proteínas ALA e BLG. / Hydroxyapatite (HA) was synthesized in aqueous medium in the presence of ultrasound and tested to act as an adsorbent of whey proteins α-lactoalbumin (ALA) and β-lactoglobulin (BLG). Initially, analyzes were performed to characterize the adsorbent. The calcium/fosfate ratio of synthesized HA was 1.57, below the stoichiometric HA value that is 1.67. From the X-ray diffraction analyzes, it was found that the material had high purity, low crystallinity (9%) and crystals with an average size of 27 nm. Infrared spectroscopy revealed: (1) peaks for the PO 43− ion in the regions of 561, 1028 and 603 cm -1 , for the OH - ion 1630 and 3068 cm -1 and (2) presence of a low-intensity peak at 880 and 1049 cm -1 for the CO 32− ion. Raman spectroscopy analyzes revealed characteristic peaks for PO 4 groups in the 430, 590, 962 and 1047 cm -1 regions. The characterization analyzes showed that the proposed process for HA synthesis produces a material with high purity and low crystallinity. Through the Zeta Potential was verified the interaction between the commercial and synthesized HAs and the ALA and BLG proteins. To understand the adsorptive behavior of HA and the proteins ALA and BLG, experiments were performed at pH 3.4; 6.0; 7.0 and 8.0 for the kinetic experiments; and (5, 15, 25, 35 and 45 °C) at pH 3.4 and 6.0 for the isothermal curves. The kinetic models of pseudo-first order, pseudo-second order and particle diffusion were fitted to the data. The pseudo-second order model obtained the best fit for all treatments, indicating the occurrence of chemisorption. The Langmuir and Freundlich isothermal models adjusted to the equilibrium data obtained at pH 6.0, however, at pH 3.4 the models did not adjust. Selective precipitation was employed to separate the ALA and BLG proteins present in the sweet whey. The result was an increase in the ALA/BLG ratio of 0.34 in serum to 9.27 in the resuspended precipitate. For the BLG, there was an increase from 2.93 to 22.60 in the BLG/ALA ratio in the fluid phase. Then, BLG adsorption was applied to the fluid phase with similar results for commercial and synthesized HA. For the resuspended precipitate, the ALA adsorption was higher for the synthesized compared to the commercial HA. For proteins desorption, 0.4 mol.L -1 of sodium phosphate buffer at pH 6.8 at 50 °C under agitation (50 rpm/1 h) was used, yield greater than 80% (m /v) was obtained for all treatments. At the end of the process, 26 and 53% (m/v) of ALA, present initially in the whey, was recovered using commercial and synthesized HAs, respectively. For BLG, the recovery was 65 and 70% (m/v) using the commercial and synthesized HAs, respectively. The information contained in this work can help in the development of processes in which HA is to be used as an adsorbent for ALA and BLG proteins.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2016-11-10T17:53:57Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 857750 bytes, checksum: 5be91164a48525eb79a1b72c200dea7f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-10T17:53:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 857750 bytes, checksum: 5be91164a48525eb79a1b72c200dea7f (MD5) Previous issue date: 2005-02-28 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A cromatografia de troca iônica é uma técnica que há décadas vem sendo estudada, mas apenas recentemente começou a ser amplamente difundida na purificação de macromoléculas. Para se conhecer os fundamentos e aplicações desta técnica, foi realizada uma revisão sobre o assunto, no formato de artigo, enfocando principalmente a purificação de proteínas. Foram abordados tópicos como a estrutura protéica, o mecanismo de troca iônica, os diversos fatores que influenciam este processo e apresentados exemplos de aplicação da cromatografia de troca iônica na purificação de proteínas. Para que esses processos sejam economicamente viáveis e operacionalmente seguros devem ser otimizados, sendo importante o conhecimento do equilíbrio termodinâmico do processo. Foram determinadas as isotermas de adsorção para as proteínas α-lactoalbumina (α-la) e β-lactoglobulina (β-lg) em uma coluna de troca iônica em sistemas monocomponentes, a quatro temperaturas (283.15 K, 293.15 K, 303.15 K e 313.15 K). Dentre os cinco diferentes tipos de modelos de isotermas ajustados, os modelos de Langmuir, Jovanovic e Toth apresentaram os melhores resultados. A análise termodinâmica baseada na equação não-linear de van t Hoff demonstrou que o processo de troca iônica para as duas proteínas nas condições estudadas é endotérmico, entropicamente dirigido, ocorrendo de maneira espontânea (∆G0ad < 0) com o aumento da temperatura. Por fim, foram estudados sistemas multicomponentes formados por α-la e β-lg em diferentes proporções (1:1, 1:3, 3:1 e 1:2). Foi proposta uma modificação no método de análise frontal empregado para a determinação das isotermas de adsorção competitivas. Ao invés do método proposto por Jacobson et al. (1987) para sistemas multicomponentes, foi utilizado o método proposto por Jacobson et al. (1984) para sistemas monocomponentes, aplicado simultaneamente para os diferentes compostos do sistema. O modelo competitivo de Langmuir se ajustou satisfatoriamente aos dados experimentais, comprovando que a alternativa proposta pode ser aplicada a sistemas multicomponentes formados por macromoléculas. / The ion-exchange chromatography is a technique that has been studied at a long time, but just now began to be diffused to macromolecules purification. To a better understanding of this technique, a review was made, focusing mainly the purification of proteins. It was seen topics as protein structure, the mechanism of ion- exchange, the factors that influence this process and many examples of application of ion-exchange chromatography in the proteins purification. For these processes to be economically viable and operationally safes, they should be optimized, being important the knowledge of the thermodynamic equilibrium of the process. It was obtained the adsorption isotherms of α-lactalbumin (α-la) and β-lactoglobulin (β-lg) presents in single-component systems, in a ion-exchange column at four temperatures (283.15 K, 293.15 K, 303.15 K and 313.15 K). The adjustment of five different isotherm models was verified, and the Langmuir, Jovanovic and Toth models presented the best results. Thermodynamic analysis based on the non-linear van't Hoff equation demonstrated that the process of ion-exchange of both proteins in the studied conditions is endothermic, entropically driven, occurring spontaneously (∆G0ad < 0) with the increase of temperature. Finally, it was studied multicomponent systems formed for α-la and β-lg at different proportions (1:1, 1:3, 3:1 and 1:2). A modification was proposed in the frontal analysis method used for the determination of competitive adsorption isotherms. Instead of the method proposed by Jacobson et al. (1987) for multicomponent systems, the method proposed by Jacobson et al. (1984) for single-component systems was used, applied simultaneously for each compound of the complex system. The competitive Langmuir model was adjusted satisfactorily to the experimental data, showing that this alternative method can be applied to multicomponent systems formed by macromolecules.