RABELO, M. C. Síntese enzimática e separação cromatográfica de isomalto-oligossacarídeos de cadeia longa. 2012. 87 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2013-08-14T12:09:57Z
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Previous issue date: 2012-08-17 / Prebiotic isomalto-oligosaccharides (IMOs) are carbohydrates able to reach the large bowels intact, where they are metabolized by bifidobacteria and lactobacillus, stimulating their growth and providing beneficial health effects. They may be obtained by enzymatic synthesis using sucrose and maltose as precursors. However, non consumed substrates, fructose and dextran are present together with the produced isomalto-oligosaccharides. This work aimed the optimization of the enzymatic synthesis and the separation of prebiotic isomalto-oligosaccharides by ion exchange chromatography on semipreparative scale. The first part of the thesis investigated the effect of different feeding strategies of sucrose and maltose to the reaction medium on the chain elongation of isomalto-oligosaccharides. The synthesis was performed by adding 1UI/mL of enzyme to reaction medium containing sucrose and maltose as substrate. In the first strategy, only sucrose was added to the reaction medium every 2 hours for 8 hours. In the second strategy, a mixture of sucrose and maltose was added to the reaction medium every 2 hours for 8 hours. In the third strategy, at every hour, a mixture of sucrose and maltose was added for six hours. Then, only sucrose was added at every hour for more six hours. The latter strategy resulted of isomalto-oligosaccharides chain elongation up to degree of polymerization of 9. The concentration of IMOs (79.04 g/L) was also observed. In the second part of the thesis, the influence of the cationic form of the chromatographic stationary phase in the isomalto-oligosaccharides separation was evaluated. Adsorption isotherms of isomalto-oligosaccharides, maltose, glucose and fructose were determined in preparative columns packed with ion-exchange resin in different cationic forms (K+, Ca2+, H+ and Na+) at 25°C. All stationary phases adsorbed the sugars with variable capacities, following the same order of affinity: fructose > glucose > maltose > IMOs with increasing degrees of polymerization. It was found that the resin in H + form presented the best performance to be used in simulated moving bed units, allowing for the separation of prebiotic isomalto-oligosaccharides with lower dilution and higher productivity. Nevertheless, the resin K+ had only a slighty inferior performance and this cation is more compatible with buffer requirements of the enzymatic synthesis. / Os isomalto-oligossacarídeos pré-bióticos são carboidratos capazes de chegar intactos ao intestino grosso, onde são metabolizados pelas bifidobactérias e lactobacilos ali presentes, estimulando o seu crescimento e proporcionando efeitos benéficos à saúde. Podem ser obtidos por síntese enzimática, entretanto, os substratos não consumidos, frutose e dextrana também estão presentes após a formação dos isomalto-oligossacarídeos. Este trabalho teve por objetivo a síntese enzimática e a separação de isomalto-oligossacarídeos pré-bióticos por cromatografia de troca iônica em escala preparativa. A primeira parte da tese consistiu em investigar o efeito de diferentes estratégias de alimentação de sacarose e maltose ao meio reacional sobre o alongamento da cadeia dos isomalto-oligossacarídeos. A síntese foi realizada adicionando-se 1UI/mL da enzima ao meio reacional contendo como substrato os açúcares sacarose e maltose. Na primeira estratégia, houve a adição somente de sacarose ao meio reacional a cada 2 horas, durante 8 horas. Na segunda estratégia, houve a adição da mistura de sacarose e maltose ao meio reacional a cada 2 horas, durante 8 horas. Na terceira estratégia houve, a cada hora, a adição da mistura de sacarose e maltose, durante seis horas. Após este período, houve adição somente de sacarose durante seis horas. A última estratégia de alimentação, resultou no alongamento da cadeia dos isomalto-oligossacarídeos até grau de polimerização nove, além do aumento da concentração dos mesmos (79,04 g/L) a níveis consideravelmente superiores aos reportados na literatura. Na segunda parte da tese, foi avaliada a influência da forma catiônica de fases estacionárias cromatográficas na separação dos isomalto-oligossacarídeos. As isotermas de adsorção dos isomalto-oligossacarídeos, monossacarídeos e dissacarídeos foram determinados em colunas preparativas empacotadas com resina de troca iônica em diferentes formas catiônicas (K+, Ca2+, H+ e Na+) à 25°C. Todas as fases adsorveram os açúcares com capacidade variável, segundo a ordem de afinidade: frutose > glicose > maltose > IMOs com grau de polimerização crescente. Foi verificado que a forma catiônica H+ apresentou melhor desempenho para ser utilizada em unidades de leito móvel simulado permitindo a separação de isomalto-oligossacarídeos pré-bióticos com menor diluição e maior produtividade. No entanto, a resina na forma K+ apresentou rendimento apenas ligeiramente inferior, sendo mais compatível com os requisitos de tamponamento da reação enzimática.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.repositorio.ufc.br:riufc/5620 |
| Date | 17 August 2012 |
| Creators | Rabelo, Maria Cristiane |
| Contributors | Rodrigues, Sueli, Azevedo, Diana Cristina Silva de |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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