Orientadores: Everson Alves Miranda, Pedro de Alcantara Pessoa Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-11T18:24:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_LucimaraLopes_M.pdf: 1727791 bytes, checksum: ee5f8523aa0284257e3f3d3d6955af8c (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: A precipitação de proteínas com sais é uma etapa de purificação freqüentemente encontrada em bioprocessos. Porém, a necessidade de um tratamento posterior para recuperação do sal e purificação da proteína torna o processo de precipitação com sais convencionais oneroso, além de limitado por questões ambientais. A precipitação com sais voláteis é uma alternativa à precipitação convencional, tendo como principal vantagem a fácil remoção destes sais dos precipitados e efluentes líquidos através da elevação da temperatura ou diminuição da pressão. A indução do "salting-out" de proteínas por estes sais para foi inicialmente investigada por nosso grupo de pesquisa, no entanto, algumas proteínas apresentaram indícios de desnaturação, embora a eficiência da precipitação tenha sido verificada. Para esclarecer esta questão, o objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do sal volátil carbamato de amônio na atividade de cinco enzimas (a-amilase, lisozima, celulase, peroxidase e lipase). Realizaram-se ensaios mantendo-se as enzimas a 4,0ºC por 60 min em soluções 1,0 a 5,0 molal deste sal. Depois da remoção do sal volátil, as massas secas foram dissolvidas em tampões apropriados e estas soluções tiveram sua concentração de proteína e atividade enzimática determinadas. Experimentos similares com sais convencionais também foram feitos, assim como ensaios de precipitação com carbamato de amônio em forças iônicas de 5,0 a 9,0 molal. a-Amilase, lisozima e lipase não tiveram perda de atividade em soluções salinas de 1,0 a 5,0 molal, enquanto que celulase e peroxidase mostraram uma perda de atividade média de 55% e 44%, respectivamente. Análises dos experimentos similares com sulfatos de amônio e de sódio levam à conclusão que estas duas enzimas desnaturaram em presença do sal volátil carbamato de amônio. Os ensaios de precipitação não mostraram nenhuma desnaturação enzimática ou separação de fases para a-amilase e lipase, enquanto que a celulase e a peroxidase precipitaram com alguma perda de atividade. Os balanços de massa e de atividade determinados para estes casos não permitiram uma conclusão definitiva sobre o efeito do sal volátil sobre estas duas enzimas durante a precipitação. / Abstract: Salting-out is a precipitation method frequently found in downstream processing schemes of proteins. However, the need for post-precipitation treatment for salt recovery and final purification of the protein may lead precipitation with conventional salts to be costly and limited for environmental questions. Precipitation with Volatile salts is an alternative to conventional precipitation, presenting as main advantage the easy salt removal from precipitates and liquid effluents by a temperature increase or a pressure reduction. Protein salting-out induction with these salts was pioneered by our research group. However, there was evidence of some denaturation, although efficient precipitation was verified for all proteins studied. To address this question, the objective of this work was to evaluate the effect of ammonium carbamate volatile salt on the specific activity of five enzymes (an a-amylase, a lysozyme, a cellulase complex, a peroxidase and a lipase). Experiments were made with enzymes kept at 4.0ºC for 60 min in solutions 1.0 to 5.0 molal of this salt. After this salt removal, the dried masses were dissolved in appropriate buffers and these solutions had their protein concentration and enzymatic activity measured. Similar experiments with conventional salts were also carried-out which the desalination made by gel permeation columns as well as precipitation assays with ammonium carbamate at ionic strength from 5.0 to 9.0 molal. a-Amylase, lysozyme and lipase did not undergo activity loss in salt solutions from 1.0 to 5.0 molal, whereas cellulase and peroxidase showed an average activity loss of 55% and 44%, respectively. Analysis of similar experiments with ammonium sulfate and sodium sulfate led to the conclusion that these two enzymes denatured with volatile salt ammonium carbamate. The precipitation assays did not show enzyme denaturation or separation of phases for a -amylase and lipase while celullase and peroxidase precipitated with some activity reduction. Mass and activity balances determined for these cases did not allow a definitive conclusion about the effect of ammonium carbamate on these two enzymes during the precipitation. / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Mestre em Engenharia Química

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-02Bitstream added on 2014-06-13T19:37:59Z : No. of bitstreams: 1 maianeto_as_me_araiq.pdf: 907997 bytes, checksum: 246ee7468bbd3c17dd5762fc7651b5eb (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho, foi feito um estudo da cinética de precipitação da fase rica em prata, na liga Cu-7%Al-4%Ag, em peso, utilizando-se o modelo cinético isotérmico de Johnson-Mehl-Avrami e os modelos cinéticos nãoisotérmicos de Kissinger e Ozawa. A reação de precipitação da fase rica em prata foi acompanhada por medidas de variação da microdureza da liga com a temperatura de têmpera e o tempo de envelhecimento, e também por medidas de dilatometria. As fases presentes nas diversas temperaturas e tempos considerados, foram identificadas e caracterizadas por microscopia óptica e eletrônica de varredura, análise por dispersão de energias de raios X e por difratometria de raios X. Os resultados obtidos indicaram que a formação dos precipitados ricos em prata corresponde a um processo controlado por difusão da prata nos contornos de grão da matriz, no intervalo de temperaturas de 400 a 600 oC. O cálculo da energia de ativação para a formação dos precipitados, utilizando-se a equação de Johnson-Mehl-Avrami, forneceu um valor bastante próximo daquele encontrado na literatura, confirmando que o processo é controlado pela difusão da prata. O valor da energia de ativação para o crescimento dos precipitados ricos em Ag, calculado a partir de um método que considera o inverso do tempo necessário para o precipitado atingir seu tamanho máximo como proporcional à taxa de crescimento, ficou próximo daquele obtido utilizando-se a equação de Johnson-Mehl-Avrami, indicando que esse método pode ser utilizado para o cálculo da energia de ativação do processo cinético. Os valores da energia de ativação associados ao processo de precipitação de Ag, obtidos por métodos não isotérmicos, ficaram razoavelmente próximos daqueles encontrados na literatura e os valores assim obtidos associados à solubilização de Ag foram maiores do que aqueles encontrados na literatura... / In this work, the Ag-rich phase precipitation kinetics in the Cu-7wt.%Al-4wt.%Ag alloy, was studied using the Johnson-Mehl-Avrami isothermal kinetic model and the Kissinger and Ozawa non-isothermal kinetic models. The Ag-rich phase precipitation reaction was followed by microhardness changes measurements with quenching temperature and with aging time, and also by dilatometric measurements. The identification and characterization of the phases present at the considered temperatures and times were made by optical and scanning electronic microscopy, energy dispersive X-ray analysis and X-ray diffractometry. The results showed that the Ag-rich precipitates formation corresponds to a diffusion controlled process at the matrix grain boundaries, in the temperatures range from 400 to 600 oC. The activation energy value for the precipitates formation, calculated using the Johnson-Mehl-Avrami equation, is close to that found in the literature, thus confirming that the process is diffusion controlled. The activation energy value for the growing of Ag-rich precipitates, obtained considering that the inverse of the time to reach the precipitates maximum size is proportional to the growing rate, is close to that found using the Johnson-Mehl-Avrami equation, indicating that this method is useful to evaluate the activation energy for the kinetic process. The activation energy values obtained by non-isothermal methods and associated to the precipitation process were very close to those found in the literature, and the values associated to Ag dissolution were greater than those reported in the literature. This discrepancy may be associated to the presence of Al, and the Al-Ag interaction may be disturbing the diffusion process.

Orientador: Everson Alves Miranda / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-06T23:00:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lima_LeonardoHenriqueFrancade_M.pdf: 992316 bytes, checksum: 57f2f7216633dfbabec7d916c3adb88d (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: A precipitação de proteínas através da adição de sais (por exemplo, o sulfato de amônio e cloreto de sódio) é uma técnica comumente utilizada em recuperação e purificação de proteínas. Contudo, a remoção de sais do precipitado e tratamento da solução remanescente contendo altas concentrações de sal são etapas limitantes, devido ao custo do processo e a regulamentação ambiental. O uso de eletrólitos voláteis é uma alternativa aos sais convencionais neste tipo de processo, visto permitirem um fácil processamento e redução do custo do tratamento de efluentes: os sais voláteis podem ser removidos com a redução de pressão ou elevação da temperatura. Neste trabalho foram determinadas as curvas de solubilidade para a lisozima e insulinas bovina e suína em soluções aquosas de sais voláteis, em sistema vedado contendo carbonato, carbamato e bicarbonato de amônio em equilíbrio com CO2 e NH3. Estas curvas de equilíbrio foram determinadas como função da concentração salina (1,00 a 7,00 mol.kg-1), da temperatura (5,0 a 25,0 °C), e razão nitrogênio por carbono (RN/C) (2,0 e 2,5) das soluções.O aumento do conteúdo de nitrogênio aumentou a solubilidade das proteínas que, de uma forma geral, apresentaram um comportamento de solubilidade retrógrada em relação à temperatura. Espectros de dicroísmo circular sugeriram uma pequena desnaturação causada pela precipitação / Abstract: Protein precipitation induced by salt addition (e.g., ammonium sulfate and sodium chloride) is a commoly used technique in the downstream processing of proteins. However, salt removal from the precipitate and disposal of the salt containing liquid phase are key steps of the process due to cost and environmental concerns. Volatile salts are alternatives to conventional salts in this process since they can allow easy processing and reduce the cost of waste disposal: the volatile salt can be removed by pressure reduction and temperature increase. In this work we reported the solubility curves for lysozyme and swine and bovine insulins in aqueous solutions of the volatile salts of the system comprised of ammonium carbonate, carbamate, and bicarbonate in equilibrium with CO2 and NH3. These equilibrium curves were determined as funciton of the salt concentration (1.0-7.0 mol/kg), temperature (5.0-25.0 ºC), and N/C ratio (2.0 and 2.5) of the solutions. The increase of the N content of the solutions increased the proteins solubility that in general had a retrograde solubility. Circular dichroism spectra suggested some denaturation caused by the procipitation / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Pedro de Alcantara Pessoa Filho, Everson Alves Miranda / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-09T14:49:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Watanabe_ErikaOhta_D.pdf: 2586256 bytes, checksum: af351628a929312bf64c37235f0a8f20 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A precipitação induzida pela adição de sais (¿salting-out¿) é uma operação unitária freqüentemente empregada na purificação de proteínas. Com a adição de sal, a solução aquosa de proteína separa-se em uma fase pobre e um precipitado rico em proteína, sendo este último efetivamente uma mistura da fase sólida formada (a que chamaremos precipitado verdadeiro) e da fase líquida pobre em proteína, já que uma separação completa das fases não pode ser alcançada. A obtenção de dados completos de equilíbrio de fases na precipitação de proteínas ainda é rara, embora a determinação dos diagramas de fase possa contribuir para a caracterização deste precipitado verdadeiro e para uma melhor compreensão do fenômeno de precipitação. Neste trabalho, o equilíbrio de fases da precipitação de lisozima e albumina de soro bovino (BSA) foi estudado através de ensaios de precipitação, nos quais as composições das fases coexistentes foram analisadas. Os ensaios de precipitação de lisozima foram conduzidos utilizando-se sulfato de amônio e sulfato de sódio a diferentes valores de pH (2,0, 4,0, 7,0 e 10,0) e cloreto de sódio a pH 7,0 e o sal volátil carbamato de amônio a 5,0, 15,0 e 25,0°C como agentes precipitantes. A BSA foi precipitada em sulfato de amônio a pH 2,0, 7,0 e 9,0. A composição do precipitado verdadeiro pode ser obtida através da intersecção de extrapolações das linhas de amarração determinadas experimentalmente, técnica de análise cuja utilização extensiva e sistemática foi realizada pela primeira vez neste trabalho. Os diagramas de fases, para o sistema contendo lisozima e sulfato de amônio e sulfato de sódio, mostraram dois tipos de precipitado verdadeiro: um composto de proteína-água e um complexo de proteína, água e sal. Diferentes valores de pH não influenciaram na composição do precipitado verdadeiro. Para os sistemas lisozima-sulfato de amônioágua a pH 7,0 e a 5,0 e 15,0°C, uma região de ¿salting-in¿ na curva de solubilidade pode ser observada. Duas fases correspondentes a diferentes precipitados foram obtidas para as regiões ¿salting-in¿ e ¿salting-out¿. Os sistemas lisozima-cloreto de sódio e lisozima-carbamato de amônio apresentaram um precipitado verdadeiro composto de proteína-água e apenas proteína, respectivamente. A atividade enzimática da lisozima mostrou-se dependente da concentração de sal, enquanto nenhuma desnaturação foi verificada para a lisozima precipitada em carbamato de amônio. Para o sistema contendo BSA, em cada valor de pH utilizado foi obtido um único precipitado verdadeiro cuja composição é dependente do pH / Abstract: Salt induced protein precipitation (¿salting-out¿) is a unit operation commonly used to protein purification. By adding a salt, an aqueous protein solution is forced to undergo a phase separation into a protein-lean liquid phase and a protein rich phase. Nevertheless, as a complete phase separation cannot be achieved, the protein rich phase is actually a mixture of the solid phase (herein called true precipitate) and the protein-lean liquid phase. The determination of equilibrium diagrams can contribute to the characterization of this true precipitate and to the understanding of the phenomena underlying this so widely used technique but, in spite of this, the experimental determination of phase equilibrium diagrams of protein precipitation is scarce. In this work, phase equilibrium of salt-induced precipitation of lysozyme and bovine serum albumin (BSA) was studied through precipitation assays, in which the compositions ofthe coexisting phases were analysed. Lysozyme precipitation experiments were carried out using ammonium sulfate and sodium sulfate at different values of pH (2.0, 4.0, 7.0 e 10.0) and sodium chloride at pH 7.0 and the volatile salt ammonium carbamate at 5.0, 15.0 and 25.0°C as precipitant agents. Precipitation of BSA was carried out in ammonium sulfate solution at pH 2.0, 7.0 and 9.0. The composition of the true precipitate phase was inferred by the intersection of the extensions of the experimentally determined tie-lines ¿ an analysis not previously carried out to such extent. Phase diagrams of lysozyme-ammonium sulfate and sodium sulfate-water showed two different types of precipitate: a salt-free protein-water phase and a proteinrich phase formed by lysozyme, water and salt. No significant difference was observed in the composition of the true precipitate when the pH value is changed. For systems formed by ammonium sulfate at pH 7.0 at 5.0 and 15.0°C, a salting-in region in the solubility curve was observed. Two different true precipitates were found, corresponding to the salting-in and salting-out regions. The systems lysozyme-sodium chloride and lysozyme-ammonium carbamate showed only one true precipitate composed by protein-water and protein, respectively. Lysozyme activity depends on the salt concentration used to protein precipitation, while no protein denaturation was verified in the lysozyme precipitated by ammonium carbamate. Phase diagrams of BSA-salt-water showed only one true precipitate, whose composition depends on the pH studied. / Doutorado / Engenharia de Processos / Doutor em Engenharia Química

Orientadores: Everson Alves Miranda, Sindélia Freitas Azzoni / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-25T03:57:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MarinoBohorquez_MayraAlejandra_M.pdf: 2274078 bytes, checksum: b43b1a849020cc996eb872607460441e (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O crescente interesse pelo aproveitamento da matéria-prima renovável vem demandando novas tecnologias eficientes na produção de etanol de segunda geração a fim de reduzir os altos custos associados com as enzimas envolvidas na sacarificação. Este estudo teve como objetivo principal concentrar, através de precipitação com etanol, glicosil hidrolases responsáveis pelas atividades de endoglucanase, ?-glicosidase, FPase e xilanase produzidas por Trichoderma harzianum P49P11. As variáveis de precipitação testadas foram temperatura, concentração de etanol e pH do fermentado. O etanol demonstrou potencial para recuperar ao redor de 98% da atividade de xilanase correspondente a 17,6 U/mL através de precipitações com 90% de etanol (v/v) em todas as temperaturas testadas (5,0, 15 e 25°C) e pH 5,0. Sob estas mesmas condições de precipitação, 90% de etanol (v/v) e pH 5,0, porém a 5°C, foi obtida a máxima recuperação da atividade de celulase (FPase) sendo 77% correspondente a 0,08 U/mg. Esta última formulação causou precipitação instantânea. Desta forma, a precipitação com etanol pode ser considerada uma técnica eficiente para concentrar xilanase e, em certa medida, para o complexo de celulase / Abstract: Growing interest in the use of renewable raw materials for the production of second generation ethanol has led to the need of new efficient technologies to reduce the high costs associated with saccharification enzymes. This study aimed to concentrate by ethanol precipitation glycosil hydrolases responsible for FPase, ?-glicosidase, endoglucanase and xylanase activities produced by Trichoderma harzianum P49P11. The precipitation variables tested were temperature, ethanol concentration and pH of the fermentation broth. The results showed that the precipitation by ethanol recovered more than 98% of the total xylanase activity using ethanol at concentration of 90% (v/v) at all temperatures tested (5.0, 15 e 25°C) and pH 5.0. The maximum recovery of cellulose activity as FPase was 77% by precipitation carried out at this same ethanol concentration and pH (90% v/v and pH 5.0) but at 5.0°C. This last set of conditions caused almost instantaneous precipitation. Therefore, ethanol precipitation can be considered an efficient technique for xylanase concentration and, to a certain extent, for the cellulase complex / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Mestra em Engenharia Química