Avaliação da eficiência de diferentes técnicas de concentração enzimática

UNIVERSIDADE REGIONAL INTEGRADA DO ALTO URUGUAI E DAS MISSÕES

DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA

QUÍMICA INDUSTRIAL

PROJETO DE TRABALHO DE GRADUAÇÃO

Avaliação da eficiência de diferentes técnicas de concentração enzimática

Orientadora
Drª Jamile Zeni

Acadêmica

Rafaela Nery de Melo

Erechim, novembro/2016

1. INTRODUÇÃO/JUSTIFICATIVA

O aumento da demanda por processos de purificação de biomoléculas é devido, principalmente, ao desenvolvimento da área de biotecnologia e a demanda das industrias por produtos com elevado grau de pureza, como enzimas e proteínas, os quais são obtidos por processos fermentativos. Dentre as indústrias que apresentam aumento no uso destes compostos concentrados está a indústria de alimentos.

As biomoléculas obtidas por processos fermentativos, dependendo do seu uso, devem ser concentradas/purificadas para que seu potencial catalítico seja aumentados. Neste sentido as etapas de separação e purificação constituem uma etapa importante durante o downstream nas indústrias de bioprocessamento. Levando em consideração que a grande maioria das biomoléculas produzidas são sensíveis à alterações operacionais e ao meio onde se encontram, as operações de separação e purificação requerem muita atenção para que permitam a integridade conformacional e funcional.

Dentre as técnicas de purificação citadas na literatura tem-se a cromatografia preparativa, precipitação, ultrafiltração, centrifugação e diálise. Porém algumas destas técnicas possuem limitações como alto custo de instalação, manutenção e operação devido à complexa instrumentação requerida, além de terem baixos rendimentos, o que torna o emprego limitado para produções em larga escala.

O uso da precipitação com polímeros não-iônicos, solventes e sais pode ser aplicado na purificação de enzimas, como a poligalacturonase usada principalmente produção de vinhos, sucos, alimentos processados como alimentos infantis, não acarretando prejuízos no rendimento. E levando em conta que as etapas de purificação de um processo são em torno de 80% do custo final, esta técnica é uma das quais se utiliza reativos baratos e não necessitando de equipamentos complexos.

        Tendo em vista os fatos citados, este projeto propõe avaliar o processo de pré-purificação da enzima poligalacturonase utilizando polímeros não-iônicos (PEG e PVA) de diferentes pesos moleculares, solventes (álcool etílico e acetona) e sal (sulfato de amônia), a fim de verificar qual o melhor agente precipitante, a melhor concentração a ser adicionada, assim como também a melhor temperatura para adição.

1. OBJETIVOS

2.1 Objetivo Geral:

Concentrar enzima de origem microbiana produzida em cultivo submerso utilizando polímeros não-iônicos, solventes e sal.

2.1.1 Objetivos Específicos:

• Realizar revisão bibliográfica sobre o assunto;
• Produzir a enzima em cultivo submerso;
• Precipitar a enzima com uso de álcool polivinílico (60.000g/mol), polietilenoglicol (1.500-20.000 g/mol), álcool etílico, acetona e sulfato de amônio para concentrar.

1. REFERENCIAL TEÓRICO

As enzimas hidrolíticas (proteases, celulases, amilases, lipases e pectinases) são as mais frequentemente utilizadas em síntese orgânica. Entre as várias razões que as tornam mais atrativas, pode-se citar a ampla disponibilidade, baixo custo, condições brandas de síntese e facilidade no uso e aplicação (BITENCOURT, 2010).

Com o desenvolvimento de metodologias mais limpas e de baixo custo, as enzimas tornaram-se indispensáveis para a produção de muitos compostos. A exploração da biodiversidade na busca de novos catalisadores por técnicas de seleção de microrganismos, de plantas ou de células animais representam os métodos tradicionais de descobertas de novas enzimas para o desenvolvimento da biocatálise em escala industrial. Neste caso, os microrganismos são de particular interesse devido ao curto período de geração, grande diversidade de processos metabólicos e enzimas envolvidas e não há um número limitado de microrganismos na natureza que possam ser testados, os quais são bastante diferentes entre si (BITENCOURT, 2010).

Há dois grupos de enzimas, pectinases e celulases, as quais apresentam um grande potencial a oferecer às indústrias pois podem ser aplicadas em diversos processos. As pectinases podem ser usadas na redução da viscosidade, para melhorar e aumentar a eficiência de filtração e de clarificação no tratamento preliminar da uva em indústrias vinícolas; na maceração, liquefação e extração de tecidos vegetais; na fermentação de chá, café e cacau, para melhorar a extração de óleos vegetais, na extração de polpa de tomate e no tratamento e degomagem de fibras naturais para as indústrias têxteis e de papel. As celulases são usadas na extração de componentes do chá verde, proteína de soja, óleos essenciais, aromatizantes e do amido da batata doce. Essas enzimas participam ainda dos processos de produção do vinagre de laranja e do ágar e na extração e clarificação de sucos de frutas cítricas (DIAS, 2016).

As poligalacturonases são as enzimas pectinolíticas que catalisam a clivagem hidrolítica da cadeia de ácido poligalacturônico (ROMBOUTS e PILNIK, 1980).

Estas enzimas podem ser produzidas por via biotecnológica (uso de microrganismos), porém o processo é influenciado pelas condições de cultivo, fermentação submersa ou sólida (DIAS,2016)

Alguns micro-organismos possuem muitos genes codificados de poligalacturonases. Em Aspergillus niger, por exemplo, há uma família completa de genes que produzem várias isoenzimas com consideráveis diferenças em relação à especificidade por substrato, ao padrão de clivagem e quanto ao pH ótimo de atividade (LANG e DÖRNENBURG, 2000).

        A maior parte dos micro-organismos pectinolíticos produz um complexo de enzimas pectinolíticas. Fungos são geralmente usados como fonte das preparações comerciais (FAWOLE e ODUNFA, 2003). Na maioria dos casos o fungo Aspergillus niger é utilizado para produção industrial, já que é classificado como GRAS (generally recognized as safe) pelo Food and Drug Administration (FDA), órgão do governo dos Estados Unidos responsável pelo controle de alimentos e medicamentos. Entretanto, as pesquisas com o gênero Penicillium sp. tem demonstrado que alguns isolados são Introdução produtores promissores de pectinases (BARACAT et al.,1989; FERNANDES-SALOMÃO et al., 1996).  

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