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Degradação de pectina em suco de caju por poligalacturonase de Aspergillus aculeatus URM4953 imobilizada covalentemente em pérolas de alginato
(2018-08-20) França, Pedro Renann Lopes de; Porto, Tatiana Souza; Silva, Jônatas de Carvalho; http://lattes.cnpq.br/6510502348379014; http://lattes.cnpq.br/8029060415742712; http://lattes.cnpq.br/8709917109875708
A poligalacturonase (PG) é a principal enzima pectinolítica que catalisa a reação de degradação da pectina. Sua forma imobilizada é geralmente preferida, devido a possibilidade de inúmeros reusos. Baseado nisto, o presente trabalho objetivou imobilizar e realizar caracterização bioquímica cinética e termodinâmica da poligalacturonase (PG) de Aspergillus aculeatus URM4953 para processamento do suco de cajú. O processo de otimização de imobilização teve um redsimento máximo de 95%. O pH ótimo ambas as formas da PG (livre e imobilizada) apresentou dois picos evidentes a pH 4,0 (ácido) e pH 7,0 (neutro). Apesar da temperatura ótima da PG, ter diferido em ambas as formas, livre (50°C) e imobilizada (40°C), as PG’s exibiram uma atividade residual semelhante ao longo das diferentes temperaturas. A afinidade das diferentes formas da PG decaiu com o aumento da temperatura, sendo maior para a enzima imobilizada. Contudo, do ponto de vista cinético a PG livre apresentou melhor comportamento geral (maiores Vmax e Kcat). Os parâmetros termodinâmicos de termoinativação da PG imobilizada tais como, entalpia, entropia e energia livre de gibbs, sugeriram um predominante mecanismo de desnaturação reversível, o que permitiu 4 sucessivos reusos da PG imobilizada com apenas 34% de perda da atividade. Para o processamento do suco de caju utilizando apenas a PG imobilizada, a temperatura de maior degradação do conteúdo péctico foi a 20°C e sua cinética foi modelada pela equação de Hill (devido ao comportamento alostérico apresentado). O número de Hill aumentou de 3 (20°C) para 5 (50°C) evidenciando um mecanismo de cooperação positiva. A energia de ativação (E) e a entalpia padrão de equilíbrio de desdobramento da reação foram de 80,31 e 16,57 kJ/mol, respectivamente. Ambos os parâmetros cinéticos e termodinâmicos de hidrólise corroboraram e demostraram a maior espontâneidade de hidrólise da pectina do suco de caju a 20°C, exibindo valores de e de 59,3 kJ/mol, 77,9 kJ/mol e 63,4 J/K.mol, respectivamente. Esses resultados mostraram um satisfatório desempenho da PG, principalmente em sua forma imobilizada, podendo ser posteriormente utilizada para a fundamentação teórica de aplicações desta enzima em diferentes processos industriais.
Estágio supervisionado obrigatório em biotecnologia industrial
(2018-12-28) França, Pedro Renann Lopes de; Porto, Tatiana Souza; http://lattes.cnpq.br/8029060415742712; http://lattes.cnpq.br/8709917109875708
A poligalacturonase (PG) é uma enzima pectinolítica que catalisa a reação de degradação da pectina, um carboidrato presente nos tecidos vegetais e que confere rigidez a estes. Esta enzima corresponde a pectinase de maior interesse comercial sendo amplamente utilizada na indústria de processamento de sucos de frutas. Durante o processo fermentativo de produção destas enzimas torna-se imprescindível a análise cinética, uma vez que está fornece dados necessários ao dimensionamento de uma instalação produtiva, ficando evidente que sem o conhecimento da cinética torna-se inviável a transposição de um experimento de laboratório para a escala industrial. Baseado nisto, as atividades desenvolvidas durante o Estágio Supervisionado Obrigatório (ESO) visaram determinar os parâmetros cinéticos de fermentação para produção de PG de Aspergillus aculeatus URM 4953 em fermentação submersa, realizada em biorreator em escala laboratorial operado em batelada. As atividades foram realizadas no Centro Laboratorial de Apoio à Pesquisa da Unidade Acadêmica de Garanhuns (CENLAG), no âmbito do laboratório de Biotecnologia. O meio fermentativo foi preparado com a farinha da casca do maracujá. A fermentação que foi conduzida por 137 horas, apresentou crescimento exponencial de biomassa no intervalo de 19 a 68 horas e atingiu velocidade máxima de crescimento (µmax) de 0,0125 h -1. A produção de PG apresentou máxima atividade (1,02 U/mL) após 88h durante a fase de morte celular. Entretanto,sua atividade específica máxima (55,77 U/mg) foi observada após 65 h de fermentação. Os fatores de conversão de substrato em biomassa (Yx/s) e substrato em produto (Yp/s) foram 0,73 gX/gS, e 0,22 U/mgs, respectivamente, enquanto que o fator de recuperação de biomassa em produto (Yx/p) foi de 0.37 U/mgx. As atividades desenvolvidas transcorreram conforme cronograma descrito previamente no projeto sem grandes empecilhos. Durante a realização do estágio, foram aprimorados o manuseio do biorreator automatizado, teoria sobre balanços de massa das diferentes formas de operações e desenvolvimento das relações interpessoais. As dificuldades encontradas foram, em sua totalidade, superadas pelo aprendizado e troca de experiências com profissionais da área, que atuam no CENLAG.