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Previous issue date: 2010-08-27 / CAPES / Suportes vítreo-cerâmicos foram desenvolvidos a partir da sinterização das cinzas volantes de carvão mineral da Termelétrica Presidente Medici, Candiota-RS/Brasil para imobilização covalente de enzimas. A enzima invertase (β-fructofuranosidase, E.C. 3.2.1.26) foi tomada como exemplo. Invertase foi covalentemente imobilizada em suportes cerâmicos de vidro (GCS), obtida a partir de cinzas volantes de carvão (CFA) com polivinilpirrolidona (PVP) e estearato de magnésio adicionado como aditivo temporário. As amostras GCS contendo Pb (CH3COO) 2 , (GCSPb ) ou ZnSO4 (GCSZn) foram obtidos em várias temperaturas de sinterização ( 1000-1200 °C ) e tempos (1-3 h) . Os valores aparentes de porosidade, absorção de água, densidade e resistência à compressão uniaxial foram estudados por planejamento fatorial e diferenças morfológicas por microscopia eletrônica de varredura. A melhor covalente imobilizado derivado invertase foi em GCSZn (1200 °C / 1 h ) com 4398 ± 59,75 U / g GCS. No entanto, 95,83 % de actividade invertase imobilizada foi obtido usando um protocolo económico com a concentração de 0,636 mM de 3- aminopropiltrietoxi -silano (3-APTES ) e 0,576 mM de glutaraldeído. O derivado GCSZn-invertase manteve 100% da atividade inicial após nove reutilizações (5.476,19 ± 155,49 U / g GCSZn).
O derivado escolhido contendo a cerâmica com enzima ligada covalentemente (invertase-GCSZn) foi demonstrada por difracção de raios - X (XRD). Não houve qualquer alteração no pH óptimo (4.6) , mas aumentou a temperatura óptima de 55 °C para a invertase livre a 60 °C durante derivado imobilizado . A energia de ativação diminuiu após a imobilização (37,31 ± 3,40 kJ / mol) , apesar de invertase livre ( 51,34 ± 5,21 kJ / mol). Houve uma melhora na constante de Michaelis -Menten para hidrólise de sacarose após a imobilização ser 15 vezes menor em relação ao de invertase livre (0,30 ± 0,01 mmol). Após dez reutilizações a 25 ± 2 °C , a invertase imobilizada perdeu apenas 9 % da actividade inicial , mas à temperatura óptima ( 60 °C ) , a redução atividade foi cerca de 70 % , o que é economicamente viável sob o ponto de vista energético para aplicação industrial. De acordo com as propriedades físicas obtidas em cerâmica que foi preparada com álcool polivinílico foi também desenvolvida para ser testadas em um inédito sistema de fluxo contínuo. Esse sistema permitiu a desestabilização de caminhos preferenciais ou “zonas mortas” da solução de sacarose entre cerâmicas no bioreator e nas suas regiões interiores; permitindo assim, uma melhor performance do biocatalisador imobilizado e consequentemente a total hidrólise da sacarose em menor tempo de reação.
A cerâmica obtida do resíduo, cinzas volantes de carvão mineral, mostrou ser uma alternativa biotecnológica promissora como suporte de imobilização invertase para a produção de açúcar invertido e devendo ser usada para imobilização outras enzimas de interesse industrial. / Glassy-ceramic supports have been developed from the sintering of fly ash from coal Thermoelectric President Medici, Candiota-RS / Brazil for covalent immobilization of enzymes. The enzyme invertase (β-fructofuranosidase, EC 3.2.1.26) has been taken as an example. Invertase was covalently immobilized on glass ceramic substrates (GCS) obtained from coal fly ash (CFA) with polyvinylpyrrolidone (PVP) and magnesium stearate added as a temporary additive. The GCS sample containing Pb (CH3COO)2, (GCSPb) or ZnSO4 (GCSZn) were obtained at various sintering temperatures (1000-1200 °C) and times (1-3h). The apparent porosity values, water absorption, density and resistance to uniaxial compression were studied by factorial design and morphological differences by scanning electron microscopy. The best covalently immobilized invertase was derived in GCSZn (1200 °C/1h) with 4398±59.75 U/g GCS. However, 95.83% of immobilized invertase activity was obtained using a cheap protocol with the concentration of 0.636 mM 3-aminopropyltriethoxy silane (3-APTES) and glutaraldehyde 0.576 mM. The GCSZn-derived invertase retained 100% of the initial activity after nine reuses (5476.19±155.49 U/g GCSZn).
The derivative chosen containing the ceramic enzyme linked covalently (invertase-GCSZn) was demonstrated by diffraction X-ray (XRD). There was no change in the optimum pH (4.6) but increased the temperature optimum of 55 °C for invertase free at 60 °C for immobilized derivative. The activation energy decreases after immobilization (37.31±3.40 kJ / mol), although free invertase (51.34±5.21 kJ / mol). There was an improvement in -Menten Michaelis constant for sucrose hydrolysis after immobilization to be 15 times lower compared to the free invertase (0.30 ± 0.01 mmol). After ten reuses at 25 ± 2 ° C, the immobilized invertase lost only 9% of the initial activity, but the optimum temperature (60 °C) reduction activity was about 70%, which is economically feasible from the point of view industrial.
According to the physical properties obtained ceramic that was prepared with polyvinyl alcohol was also developed to be tested in a unique continuous flow system. This system allowed the destabilization of preferred paths or "dead zones of sucrose solution in the bioreactor between ceramics and its hinterland; thus allowing a better performance of fixed biocatalyst and therefore the hydrolysis of sucrose into shorter reaction. The obtained residue ceramics, coal fly ash, proved to be a promising alternative as biotechnological invertase immobilization support for the producing of invert sugar and should be used to immobilize other enzymes of industrial interest.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufpe.br:123456789/16669 |
| Date | 27 August 2010 |
| Creators | ALBERTINI, Alessandro Patrício de |
| Contributors | LIMA FILHO, José Luiz de |
| Publisher | Universidade Federal de Pernambuco, Programa de Pos Graduacao em Ciencias Biologicas, UFPE, Brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Breton |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPE, instname:Universidade Federal de Pernambuco, instacron:UFPE |
| Rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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