Imobilização de enzimas em suportes magnéticos

Abstract

O uso de enzimas imobilizadas em aplicações industriais permite o desenvolvimento de processos de produção com alta produtividade, fácil separação do produto e reutilização do biocatalisador. Alguns grupos de enzimas apresentam muitas vantagens quando imobilizadas em suportes insolúveis em água, devido à melhoria de suas propriedades catalíticas e estabilidade ou pela síntese de baixo custo. Tendo em vista tais vantagens, enzimas de aplicabilidade industrial como α-Lramnosidase e invertase foram imobilizadas em diferentes suportes magnéticos. A α-L-ramnosidase de Aspergillus terreus foi imobilizada covalentemente nos seguintes suportes ferromagnéticos: polietileno tereftalato (Dacron-hidrazida), polisiloxano/álcool polivinílico (POS/PVA) e quitosana. A atividade da enzima imobilizada em Dacron-hidrazida (0,53 nkat/g de proteína) e POS/PVA (0,59 nkat/g de proteína) foi significativamente maior do que a encontrada para o derivado de quitosana (0,06 nkat/mg de proteína). Os perfis de pH e temperatura para todas as enzimas imobilizadas não mostraram diferença em relação à enzima livre, exceto o derivado de quitosana que apresentou maior temperatura máxima. O derivado enzimático Dacron-hidrazida mostrou melhor desempenho que a enzima livre para hidrolisar a naringina 0,3% (91% e 73% após 1 h, respectivamente) e na síntese de ramnósidos (0,116 e 0,014 mg narirutina após 1 h, respectivamente). Além disso, minerais como argilas e terra de diatomáceas foram utilizados para produzir compósitos com partículas de magnetita. Esses compósitos foram caracterizados por meio de diferentes técnicas físico-químicas a fim de elucidar suas propriedades estruturais, morfológicas e magnéticas. Três tipos de materiais foram sintetizados: argila montmorilonita magnética (mMMT), terra de diatomáceas magnética (mTD) e terra de diatomáceas magnética revestida com polianilina (mTD-PANI). Os compósitos magnéticos foram tratados com 3- aminopropiltrietoxisilano ou polianilina, disponibilizando grupamentos químicos para ocorrência de ligação covalente entre a matriz e a biomolécula. Após funcionalização dos suportes e ativação com glutaraldeído, os materiais foram utilizados como matriz para imobilização covalente de invertase. A invertase imobilizada em mMMT apresentou igual pH ótimo, maior temperatura máxima e estabilidade térmica quando comparada com a enzima livre, e manteve 91% da sua atividade inicial após 7 ciclos consecutivos de reutilização. No estudo da hidrólise de sacarose pela mTD-invertase, foi realizado um planejamento fatorial completo 24, sendo observadas como melhores condições experimentais para este processo: pH 4,5; temperatura de 45°C; concentração de sacarose 0,25 M e concentração de invertase 0,05 mg mL-1. A mTD-invertase mostrou bom desempenho quanto à termoestabilidade, estabilidade de armazenamento, tempo de prateleira e reuso quando comparada à enzima livre. A mTD-PANI-invertase apresentou igual pH ótimo e temperatura máxima e maior termoestabilidade que a enzima livre, e manteve 55% da sua atividade inicial após 10 ciclos consecutivos de reutilização. Portanto, os resultados mostraram que os compósitos magnéticos produzidos a partir de materiais orgânicos e inorgânicos (minerais de baixo custo e altamente disponíveis na natureza) são matrizes promissoras para a imobilização covalente de α-L-ramnosidase e invertase, bem como para a imobilização de outras biomoléculas.