In this work was studied the simultaneous influence of sodium alginate, gelatin and
glutaraldehyde concentrations in the immobilization process of Beta-galactosidase from
Aspergillus oryzae and the kinetic of lactose hydrolysis by the enzyme in the soluble and
immobilized forms. The free enzyme was studied at 35°C and in a pH of 4.5, showing that
for substrate concentrations up to 90g/L, the Michaelis-Menten model fitted the experimental
data, with a Km and Vm value of 17.83 g/L (52.13 mM) and 1032.07 gglicose/L.min.mg proteína
respectively. Galactose acted as a competitive inhibitor on the free enzyme kinetic, presenting
kinect constants Ki and Km values of a 1.015 and e 17.61 g/L respectively. The enzyme was
stable at pH values ranging from 4.5 to 7.0 and a maximum temperature activity of 55°C, with
an activation energy of 6.9 kcal/mol. The thermal stability of the enzyme was studied from 53
to 65°C, presenting a half-life of 7.7 hours at 53°C. The activation energy for the thermal
deactivation process was 88.14 kcal/mol. Through a central composite design, the sodium
alginate, gelatin and glutaraldehyde concentrations that maximized the -galactosidase from
Aspergillus oryzae activity in the inhibition process were, respectively, 6.60%(w/v),
4.05%(w/v) and 3.64%(v/v). The immobilized enzyme presented a 20% drop in activity after
25 uses. The immobilization yield found was 30%. The enzymatic activity for the
immobilized form was maximum at pH of 5.0 and 60°C, determined through a central
composite design. The reaction activation energy for the immobilized enzyme was 7.74
kcal/mol. The immobilized biocatalyst was stable on pH values ranging from 4.5 to 7.0. The
half-life time of the immobilized enzyme was 12.8 hours at 53°C, with a activation energy for
the thermal deactivation process value of 72.03 kcal/mol . The substrate concentration
influence was studied from 5 to 140 g/L of lactose and the Michaelis-Menten model fitted the
experimental data, with Vm and Km values of 1428.14 glactose/min.m3catalyst and 20.62 g/L
(60.3 mM), respectively. It was observed a small resistance to lactose mass transfer at the
biocatalyst particles, in the immobilized enzyme, due to the high effectiveness factor values.
The inhibition model fitted the experimental data and the adjusted Km and Ki values were 16.7
and 9.6g/L, respectively. / Neste trabalho estudou-se a influência conjunta das concentrações de alginato de
sódio, gelatina e glutaraldeído no processo de imobilização de Beta-galactosidase de
Aspergillus oryzae e a cinética de hidrólise de lactose pela enzima nas formas solúvel
e imobilizada. A cinética da enzima na forma livre foi estudada a 35°C, a pH 4,5,
verificando que para concentrações de substrato de até 90g/L o modelo de Michaelis-
Menten se ajustou aos resultados experimentais, com valores de Km e Vm iguais a
17,83 g/L (52,13 mM) e 1032,07 gglicose/L.min.mg proteína respectivamente. A galactose
atuou como um inibidor competitivo na cinética da enzima na forma livre,
apresentando constantes cinéticas Ki e Km com valores iguais a 1,015 e 17,61 g/L
respectivamente. A enzima apresentou-se estável na faixa de pH de 4,5 a 7 e
temperatura de máxima atividade de 55°C, com energia de ativação de 6,9 kcal/mol.
A estabilidade térmica da enzima foi estudada na faixa de 53 a 65°C, apresentando
meia vida de 7,7 horas a 53°C. A energia de ativação do processo de desativação
térmica foi de 88,14 kcal/mol. Por meio de um planejamento composto central as
concentrações de alginato de sódio, gelatina e glutaraldeido que maximizaram a
atividade de b-galactosidase de Aspergillus oryzae no processo de imobilização foram,
respectivamente, 6,60% (p/v), 4,05% (p/v) e 3,64% (v/v). A enzima imobilizada
apresentou queda de 20% na atividade após 25 usos. O rendimento de imobilização
encontrado foi de 30%. A atividade enzimática para a forma imobilizada foi máxima a
pH a 5,0, a 60ºC, determinados através de um planejamento composto central. A
energia de ativação da reação usando a enzima imobilizada foi 7,74 kcal/mol. O
biocatalisador imobilizado apresentou-se estável na faixa de pH de 4,5 a 7. O tempo
de meia vida da enzima imobilizada foi 12,8 horas a 53°C apresentando energia de
ativação do processo de desativação térmica de 72,03 kcal/mol. A influência da
concentração de substrato foi estudada para uma faixa de 5 a 140g/L de lactose e o
Modelo de Michaelis-Menten ajustou-se bem aos dados experimentais, com valores de
Vm e Km de 1032,07 glactose/min.m3catalisador e 20,62 g/L (60,3 mM),
respectivamente. Em relação à enzima na forma imobilizada observou-se pequena
resistência à transferência de massa de lactose nas partículas do biocatalisador, em
função dos altos valores do fator de efetividade. O modelo de inibição competitivo
ajustou-se bem aos dados experimentais e os valores de Km e Ki calculados foram 16,7
e 9,6g/L, respectivamente. / Doutor em Engenharia Química
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/urn:repox.ist.utl.pt:RI_UFU:oai:repositorio.ufu.br:123456789/15100 |
| Date | 25 October 2007 |
| Creators | Freitas, Fernanda Ferreira |
| Contributors | Cardoso, Vicelma Luiz, Ribeiro, Eloizio Julio, Coutinho Filho, Ubirajara, Resende, Miriam Maria de, Badino Junior, Alberto Colli, Alegre, Ranulfo Monte |
| Publisher | Universidade Federal de Uberlândia, Programa de Pós-graduação em Engenharia Química, UFU, BR, Engenharias |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFU, instname:Universidade Federal de Uberlândia, instacron:UFU |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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