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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.17.2020.tde-05102020-104729
Document
Author
Full name
Mariana Taíse Zerbini
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2020
Supervisor
Committee
Silva, Roberto do Nascimento (President)
Monteiro, Valdirene Neves
Oliveira, Arthur Henrique Cavalcante de
Title in Portuguese
Imobilização e caracterização bioquímica da enzima β-glicosidase (BG-Lfa2) em polímero de alginato de sódio
Keywords in Portuguese
β-glicosidase
Alginato de sódio
BG-Lfa2
Imobilização enzimática
Abstract in Portuguese
A biomassa lignocelulósica necessita de enzimas do complexo celulolítico para ser degradada e entre elas estão as β-glicosidases que agem sinergicamente com as outras sobre o polímero de celulose para tornar os açúcares susceptíveis à fermentação e posterior produção de etanol. Embora a β-glicosidase não tenha ação direta sobre o polímero de celulose, ela possui extrema importância para o funcionamento desse mecanismo sinérgico, pois são capazes de hidrolisar moléculas de celobiose, que quando presentes acarretam na inibição da ação das enzimas do complexo, sendo a enzima chave do processo de hidrólise com grande valor industrial. Entretanto, a quantidade de β-glicosidase produzida é muito baixa acarretando no encarecimento dos processos aos quais estão envolvidas. Assim, a utilização da tecnologia de imobilização enzimática, capaz de aumentar a estabilidade e proporcionar separação da enzima do meio para posterior reutilização, vem sendo cada vez mais estudadas com a finalidade de viabilizar sua utilização. O tipo de imobilização utilizada nesse estudo foi a imobilização por aprisionamento, no qual há a mistura da enzima com o alginato de sódio seguida da polimerização dessa solução por meio de uma reação química. A imobilização enzimática da BG-Lfa2 foi realizada em três concentrações de alginato e diferentes valores de pH. Assim, a concentração de 3% apresentaram melhores aspectos físicos, como partículas mais esféricas e tamanhos mais homogêneos e regulares. Além disso, o melhor pH para imobilização foi de 7,4. A imobilização não alterou a temperatura ótima e pH ótimo observado para a enzima livre, mas acarretou no aumento no tempo de conversão do substrato em produto, aumento do Km e Vmax da enzima. Nesse trabalho também foi relato que BG-Lfa2 possui baixo poder de hidrólise da celobiose, mas esta é capaz de realizar reações de transglicosilação com o substrato pNPG, além da atividade enzimática ser beneficiada com a presença de etanol no meio. Com a técnica de imobilização a enzima adquiriu maior estabilidade e mostrou-se eficiente para ser reutilizada nos processos de hidrólise por 16 vezes, aspecto muito importante para viabilizar sua utilização em processos industriais.
Title in English
Immobilization and biochemical characterization of the enzyme β-glycosidase (BG-Lfa2) in sodium alginate polymer
Keywords in English
β-glucosidase
BG-Lfa2
Enzymatic immobilization
Sodium alginate
Abstract in English
Lignocellulosic biomass requires enzymes from the cellulolytic complex to be degraded. Among the cellulolytic complex enzymes there are the β-glucosides, which act synergistically with the other enzymes in the cellulose polymer to make free glucose molecules susceptible to fermentation and ethanol production. Although β-glucosidase has no direct action in the cellulose polymer, it plays an important role in the synergistic mechanism, since they are capable of hydrolyzing cellobiose molecules. When cellobiose molecules are present they can cause action inhibition of complex enzymes, being the key enzyme in the hydrolysis process with great industrial value. However, the amount of β-glucosidase produced is extremely low that result in an increase costs in the processes to which they are involved. The enzyme immobilization technology can increase stability and providing separation of the enzyme from the medium for your reuse. Then, this technology has been studied to facilitate the β-glucosidase uses. The immobilization type used in this study was immobilization by entrapment, in which there is a mixture of the enzyme with sodium alginate and polymerization this solution by means of a chemical reaction. The enzymatic immobilization of BG-Lfa2 was carried out in three concentrations of alginate and different pH values. The 3% of alginate concentration showed better physical aspects, such as particles more spherical and more homogeneous and regular sizes. In addition, the best pH for immobilization was 7.4. The immobilization technic did not alter the optimum temperature and optimum pH observed for the free enzyme, but it increased the time for converting the substrate into product, increasing the Km and Vmax. In this work, it was also reported that BG- Lfa2 has a low hydrolysis power of cellobiose, but it can carry out transglycosylation reactions with the substrate pNPG. In addition, the presence of ethanol in the medium can benefit the enzymatic activity. The immobilization technique provided to enzyme a greater stability and an efficient reuse in the hydrolysis processes (16 times), an important aspect to enable its use in industrial processes.
 
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Publishing Date
2020-10-27
 
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