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Tipo do documento: Tese
Título: Imobilização e estabilização de tripsina de pâncreas de porco em hidrogel de quitosana e aplicação em reações de hidrólise
Autor: MIGUEZ, João Pedro 
Primeiro orientador: MENDES, Adriano Aguiar
Primeiro coorientador: TAVANO, Olga Luisa
Primeiro membro da banca: ROCHA, Maria Valderez Ponte
Segundo membro da banca: FRANCO, Marcelo
Terceiro membro da banca: NERY, José Geraldo
Quarto membro da banca: COELHO, Yara Luiza
Resumo: Neste estudo, a tripsina do pâncreas suíno foi imobilizada em um suporte heterofuncional preparado ativando o hidrogel de quitosana (Qui) com glutaraldeído (Glu) e, em seguida, funcionalizando-o com glicina (Qui–Glu–Gli). O desempenho catalítico da tripsina imobilizada nas reações de hidrólise foi comparado com o desempenho catalítico da enzima imobilizada em quitosana ativada com glutaraldeído (Qui–Glu) e hidrogel de quitosana (Qui). A concentração máxima de proteína imobilizada em Qui–Glu–Gli foi de aproximadamente 16 mg.g −1 a pH 9,0 (5 mmol.L −1 de tampão de carbonato de sódio) a 25 °C a partir de uma carga de proteína oferecida de 20 mg.g −1 . Esse biocatalisador apresentou uma atividade específica máxima (AE) de 33,1 ± 0,2 nmol.min−1 .mg−1 para a hidrólise de benzoil-DL-arginina-p-nitroanilida (BAPNA), valores maiores quando comparados com o suporte clássico Qui-Glu (valores de AE variando entre 6,7 ± 0,1 nmol.min−1 .mg−1 e 8,1 ± 0,1 nmol.min−1 .mg−1 ). O modelo cinético de Elovich foi usado para descrever o processo de adsorção usando cargas iniciais de proteína baixas (3 mg.g -1 ) e altas (20 mg.g −1 ). O estudo de dessorção revelou uma taxa de 32% de dessorção da tripsina a pH 5,00 e 50 °C, na presença de detergente Triton-X, destacando a ocorrência de interações hidrofóbicas e iônicas entre a tripsina e o suporte. A temperatura ideal para a hidrólise de BAPNA catalisada pela tripsina imobilizada (60 °C) foi 10 °C mais alta do que a de sua forma solúvel. Além disso, a enzima imobilizada foi de 16 a 20 vezes mais estável do que sua forma solúvel a 50-55 °C. Estudos termodinâmicos, demonstraram que o fator de estabilização da enzima imobilizada foi de 20 vezes maior que a enzima livre para temperatura de 45 e 50 oC. A hidrólise completa da albumina sérica bovina (ASB) a 37 °C foi alcançada após 2 horas usando uma enzima solúvel, enquanto, para sua forma imobilizada, o rendimento da hidrólise foi de 47%. Testes de reutilização revelaram que esse biocatalisador reteve 37% de sua atividade original após 10 lotes sucessivos de hidrólise. Com base nesses resultados, esse suporte pode ser usado como uma alternativa interessante para a produção de biocatalisadores heterogêneos com alta atividade catalítica e estabilidade térmica, apesar de apresentar baixo desempenho quando comparado com a enzima solúvel no processo de hidrólise da albumina sérica bovina.
Abstract: In this study, trypsin from the porcine pancreas was immobilized on a heterofunctional support prepared by activating chitosan (Chit) hydrogel with glutaraldehyde (GA), then functionalizing it with glycine (Chit–GA–Gly). The catalytic performance of the immobilized trypsin in the hydrolysis reactions was compared with the catalytic performance of the immobilized enzyme on glutaraldehyde-activated chitosan (Chit–GA) and chitosan hydrogel (Chit). The maximum concentration of immobilized protein on Chit–GA–Gly was approximately 16 mg.g −1 at pH 9.0 (5 mmol.L −1 buffer sodium carbonate) at 25 ◦C from an offered protein loading of 20 mg.g −1 . This biocatalyst exhibited maximum specific activity (SA) of 33.1 ± 0.2 nmol.min−1 .mg−1 for benzoyl-DL-arginine-p-nitroanilide (BAPNA) hydrolysis, bigger values when compared to the classic Qui-Glu support. (SA values ranging between 6.7 ± 0.1 nmol.min−1 .mg−1 and 8.1 ± 0.1 nmol.min−1 .mg−1). The Elovich kinetic model was used to describe the adsorption process using low (3 mg.g −1) and high (20 mg.g−1) initial protein loadings. The desorption study revealed a 32% desorption rate of trypsin at pH 5.00 and 50 °C, in the presence of Triton-X detergent, highlighting the occurrence of hydrophobic and ionic interactions between trypsin and the support. The optimum temperature for BAPNA hydrolysis catalyzed by the immobilized trypsin (60 ◦C) was 10 ◦C higher than that of its soluble form. Additionally, the immobilized enzyme was 16 to 20 times more stable than its soluble form at 50–55 ◦C. Thermodynamic studies have shown that the stabilization factor of the immobilized enzyme was 20 times greater than the free enzyme at temperatures of 45 and 50°C. Complete hydrolysis of bovine serum albumin (BSA) at 37 ◦C was achieved after 2 h using a soluble enzyme, while for its immobilized form, the hydrolysis yield was 47%. Reuse tests revealed that this biocatalyst retained 37% of its original activity after 10 successive hydrolysis batches. Based on these results, this support could be used as an interesting alternative for producing heterogeneous biocatalysts with high catalytic activity and thermal stability when producing protein hydrolysates.
Palavras-chave: Tripsina do pâncreas suíno
Imobilização
Suporte heterofuncional
Estudos termodinâmicos
Hidrólise de proteínas
Área(s) do CNPq: QUIMICA::QUIMICA ORGANICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal de Alfenas
Sigla da instituição: UNIFAL-MG
Departamento: Instituto de Ciências Exatas
Programa: Programa de Pós-Graduação em Química
Citação: MIGUEZ, João Pedro. Imobilização e estabilização de tripsina de pâncreas de porco em hidrogel de quitosana e aplicação em reações de hidrólise. 2023. 77 f. Tese (doutorado em Química) - Universidade Federal de Alfenas, Alfenas, MG, 2023.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://bdtd.unifal-mg.edu.br:8443/handle/tede/2458
Data de defesa: 24-Nov-2023
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