Estudos da imobilização de glucoamilase em PLA triturado

Abstract

Enzimas são biocatalisadores amplamente empregados em indústrias como, por exemplo, a de alimentos, bebidas, farmacêutica, de detergentes, entre outras. A imobilização de enzimas surge com o avanço da tecnologia e com o intuito de melhorar os sistemas já existentes, visando recuperação do catalisador, bem como sua fácil separação do produto, reduzindo, assim, os custos do processo. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo estudar a imobilização covalente de uma glucoamilase fúngica comercial em suportes de poliácido lático (PLA) triturados avaliando diferentes carregamentos enzimáticos, como também diferentes pH de imobilização e agentes funcionalizantes, além de planejamento de DCCR para caracterizar o derivado enzimático frente a temperatura e pH ótimos. A variável resposta foi a atividade em U/g. Os suportes foram ativados com solução de glutaraldeído 20% e para a funcionalização com o grupamento amino foram realizados testes com dois diferentes agentes: etilenodiamina (EDA) e hexametilenodiamina (HMDA). Foi avaliada também a influência do pH na imobilização, bem como a presença do agente redutor (NaBH4) na etapa de funcionalização. Os resultados foram tratados estatisticamente por uma ANOVA seguida de pós teste de Tukey e foi observado que a melhor condição de ensaio para obter a maior atividade enzimática no derivado imobilizado (9,03U/g) foi pH 7 na ausência de borohidreto de sódio, utilizando o HMDA como agente funcionalizante. O pH ótimo de atividade foi o mesmo para a enzima livre e para o derivado imobilizado (4,92). A temperatura ótima de atividade para a enzima livre e para o derivado imobilizado foi de 50 e 44,3 oC, respectivamente. Os resultados obtidos demonstram que é a imobilização covalente de glucoamilase comercial em suportes de PLA responde satisfatoriamente as condições dos ensaios propostos.

Enzymes are widely employed as biocatalysts in industries such as food, beverages, pharmaceuticals, detergents, among others. The immobilization of enzymes arises with technological advancements and aims to improve existing systems by facilitating catalyst recovery and easy separation from the product, thereby reducing process costs. In this context, this project aims to investigate the covalent immobilization of a commercial fungal glucoamylase on crushed polylactic acid (PLA) supports, evaluating different enzyme loadings, as well as different immobilization pH and functionalizing agents. Additionally, a central composite rotatable design (CCRD) was employed to characterize the enzymatic derivative concerning optimal temperature and pH. The response variable was activity given in U/g. The supports were activated with a 20% glutaraldehyde solution, and for amino group functionalization, tests were conducted with two different agents: ethylenediamine (EDA) and hexamethylenediamine (HMDA). The influence of pH on immobilization was also assessed, along with the presence of the reducing agent (NaBH4) during the functionalization step. Results were statistically analyzed using ANOVA followed by Tukey's post-test, revealing that the optimal condition for achieving the highest enzymatic activity in the immobilized derivative (9.03 U/g) was pH 7 in the absence of sodium borohydride, using HMDA as the functionalizing agent. The optimal pH for activity was the same for both free and immobilized enzymes (4.92). The optimal activity temperature for the free enzyme and the immobilized derivative was 50 and 44.34 °C, respectively. The results obtained demonstrate that the covalent immobilization of commercial glucoamylase on PLA supports satisfactorily meets the proposed test conditions.