Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11612/7005
Authors: Saraiva, Larissa Santos
metadata.dc.contributor.advisor: Morales, Sergio Andres Villalba
Title: Imobilização de invertase bacteriana para a produção de açúcar invertido: influência do material de suporte e caracterização bioquímica
Keywords: Invertase bacteriana; Imobilização; Sílica; Polihidroxibutirato; Biocarvão; Bacterial invertase; Immobilization; Silica; Polyhydroxybutyrate; Biochar
Issue Date: 27-Mar-2024
Publisher: Universidade Federal do Tocantins
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Alimentos - PPGCTA
Citation: SARAIVA, Larissa Santos. Imobilização de invertase bacteriana para a produção de açúcar invertido: influência do material de suporte e caracterização bioquímica.2024.78f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia de Alimentos) – Universidade Federal do Tocantins, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Alimentos, Palmas, 2024.
metadata.dc.description.resumo: Os frutos amazônicos apresentam microrganismos capazes de produzirem diversas enzimas, dentre as quais destaca-se a invertase, a qual catalisa a hidrólise da sacarose podendo produzir açúcar invertido e fruto-oligossacarídeos. Como a enzima em sua forma solúvel é geralmente instável, a imobilização pode aumentar a sua estabilidade, permitindo o reuso, reduzindo a contaminação e a formação de subprodutos, com criteriosa seleção de material de suporte e método para imobilização. Este trabalho propõe avaliar o processo de imobilização por adsorção física e ligação covalente da invertase produzida pela bactéria bacillus tequilenses, isolada do fruto amazônico da pupunha, nos materiais de suporte sílica-gel, polihidroxibutirato (PHB) e biocarvão puro e funcionalizado com glutaraldeído, visando a obtenção de biocatalisadores estáveis para a reação de hidrólise da sacarose em açúcar invertido. Para isso, a enzima foi imobilizada durante 8 h, na temperatura de 30 °C, utilizando os métodos de adsorção e ligação covalente. Para a caracterização do biocatalizador foram realizados ensaios de estabilidade operacional, estabilidade de armazenamento, estabilidade frente ao pH (4,5 a 6,5), estabilidade térmica (30 °C a 60 °C) e da influência da concentração de substrato (5 g/L, 10 g/L, 20 g/L, 50 g/L, 100 g/L). Após 8 h de imobilização houve uma queda de atividade enzimática do extrato enzimático na presença dos suportes e a amostra controle manteve sua atividade próxima aos valores iniciais. As enzimas imobilizadas nos três suportes mostraram ser estáveis após 9 dias de armazenamento. Para a estabilidade operacional, a imobilização em sílica-gel funcionalizada, manteve mais de 50% da sua concentração até o terceiro ciclo. O biocatalizador se mostrou mais estável entre o pH 5,0 e 6,0 para a imobilização em PHB funcionalizado, enquanto para a imobilização em sílica-gel funcionalizada, apresentou maior atividade em pH 5,0. Durante a estabilidade térmica, os dois suportes testados funcionalizados apresentaram maior atividade em temperaturas de 30 °C a 50 °C. Para a influência do substrato, com o aumento da concentração, ocorreu elevação nos valores da atividade enzimática nas imobilizações com sílica-gel e PHB funcionalizados, sendo que esse último suporte apresentou maior afinidade da enzima com o substrato de acordo com os parâmetros cinéticos. Esses resultados indicam que a invertase bacteriana foi imobilizada nos três suportes, com alto potencial na obtenção de biocatalizadores estáveis para a produção de açúcar invertido.
Abstract: Amazonian fruits have microorganisms capable of producing various enzymes, among which invertase stands out. Invertase catalyzes the hydrolysis of sucrose, potentially yielding inverted sugar and fructo-oligosaccharides. Given the inherent instability of soluble enzymes, immobilization can enhance stability, enabling reusability, reducing contamination, and minimizing byproduct formation, with careful selection of support material and immobilization method. This study aims to evaluate the immobilization process via physical adsorption and covalent binding of invertase produced by the bacterium Bacillus tequilenses, isolated from the Amazonian fruit pupunha, on support materials such as silica gel, polyhydroxybutyrate (PHB), and pure and glutaraldehyde-functionalized biochar. The objective is to obtain stable biocatalysts for sucrose hydrolysis into inverted sugar. Immobilization was conducted for 8 hours at 30°C using adsorption and covalent binding methods. Characterization of the biocatalyst involved operational stability, storage stability, pH stability (4.5 to 6.5), thermal stability (30°C to 60°C), and substrate concentration influence (5 g/L, 10 g/L, 20 g/L, 50 g/L, 100 g/L). After 8 hours of immobilization, a decrease in enzymatic activity was observed in the presence of supports, while the control sample maintained activity close to initial values. Enzymes immobilized on all three supports exhibited stability after 9 days of storage. For operational stability, immobilization on functionalized silica gel retained over 50% of its concentration until the third cycle. The biocatalyst was most stable between pH 5.0 and 6.0 when immobilized on functionalized PHB, whereas immobilization on functionalized silica gel showed higher activity at pH 5.0. During thermal stability, both functionalized supports exhibited higher activity at temperatures between 30°C and 50°C. With increasing substrate concentration, enzymatic activity increased in immobilizations with functionalized silica gel and PHB, with the latter demonstrating higher enzyme-substrate affinity according to kinetic parameters. These results indicate successful immobilization of bacterial invertase on all three supports, with high potential for obtaining stable biocatalysts for inverted sugar production.
URI: http://hdl.handle.net/11612/7005
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