Study of the immobilization of ß-galactosidase from Aspergillus oryzae, Kluyveromyces lactis and Saccharomyces marxianus var lactis on matrix of calcium alginate, gelatin and transglutaminase

Orientador: Hélia Harumi SatoDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de AlimentosResumo: A enzima ß-galactosidase (EC. 3.2.1.23) catalisa a hidrólise da lactose produzindo glicose e galactose e tem grande aplicação na obtenção de leite e derivados com teor reduzido de lactose. Neste trabalho foi estudada a imobilização de ß-galactosidases comerciais por gelificação iônica em gel de alginato-gelatina-TGase e em esferas e lentes de PVA-Lentikats®. Foi estudada também a caracterização das ß-galactosidases neutras A, B e C e ß-galactosidase ácida D imobilizadas em gel de alginato-gelatina-TGase e nas formas livre e a reutilização da ß-galactosidase neutra C e ß-galactosidase ácida D imobilizadas. Entre as três amostras de alginato de sódio testadas para a imobilização da ß-galactosidase em alginato de sódio foramobtidos melhores resultados (média de três bateladas) de retenção da atividade de ß-galactosidase utilizando alginato tipo III (14000 cP Sigma-A7128 [M/G=1,56]). A adição de gelatina e transglutaminase para a imobilização da ß-galactosidase em alginato de cálcio resultou em maior retenção da atividade enzimática, comparada com a imobilização somente com alginato de cálcio. A imobilização da ß-galactosidase em esferas e lentes de PVA-Lentikats®resultaram em baixa atividade enzimática. As ß-galactosidases A e B neutras, obtidas de Kluyveromyces lactis, nas formas livre e imobilizadas em alginato de cálcio-gelatina-TGase, apresentaram temperatura ótima de atividade a 35°C em pH 7,0 enquanto que a ß-galactosidase C, obtida de Saccharomyces marxianus var. lactis, na forma livre e imobilizada em alginato de cálcio-gelatina-TGase apresentou temperatura ótima de atividade a 40°C em pH 7,0. A ß-galactosidase ácida D obtida de Aspergillus oryzae na forma livre apresentou temperatura ótima de atividade a 50°C em pH 4,5 e a sua forma imobilizada, em pH 4,5, apresentou atividade máxima a 45°C, sendo que acima da temperatura de 50°C mostrou alteração da textura dos grânulos de alginato de cálcio-gelatina-TGase e diminuição da atividade enzimática. A ß-galactosidase neutra C obtida de Saccharomyces marxianusvar.lactis, imobilizada em alginato de cálcio-gelatina-TGase apresentou cerca de 75,6% de atividade enzimática após 3 bateladas de 6 horas a 35°C, sendo que a atividade diminuiu para 42% e 12% na 5ª e 10ª bateladas, respectivamente. A ß-galactosidase ácida D imobilizada em alginato de cálcio-gelatina-TGase apresentou cerca de 77% de atividade enzimática após 3 bateladas de 6 horas a 45ºC e a atividade diminuiu para 62% e 37% na 5ª e 10ª bateladas, respectivamenteAbstract: The enzyme ß-galactosidase (EC 3.2.1.23) catalyzes the hydrolysis of lactose producing glucose and galactose and has great application in the production of milk and derivatives with reduced lactose content. In this study the immobilization of commercial ?-galactosidases by ionic gelation on alginate gelatine-TGase gel and on PVA-Lentikats® beads and lenses was evaluated. The characterization of neutral ß-galactosidases A, B and C and acidic ß-galactosidase D immobilized on alginate gelatine-TGase gel and in the free forms and the reuse of the immobilized neutral ß-galactosidase C and ß-galactosidase acidic D was also studied. Among the three sodium alginate samples tested for immobilization of ß-galactosidase in sodium alginate, better retention (three-batch average) of ß-galactosidase activity was obtained using type III alginate (14000 cP Sigma-A7128 [M / G = 1.56]). The addition of gelatin and transglutaminase to the immobilization of ß-galactosidase in calcium alginate resulted in a greater retention of the enzymatic activity, compared to immobilization with calcium alginate alone. Immobilization of ß-galactosidase on PVA-Lentikats® beads and lenses resulted in low enzymatic activity. Neutral ß-galactosidases A and B, obtained from Kluyveromyces lactis, in the free forms and immobilized in calcium alginate-gelatin-TGase, presented an optimum activity at 35°C in pH 7,0, whereas ß-galactosidase C, obtained from Saccharomyces marxianus var. lactis, in the free form and immobilized in calcium alginate-gelatin-TGase showed an optimum temperature of activity at 40°C at pH 7.0. The acidic ß-galactosidase D obtained from Aspergillus oryzae in the free form had an optimum activity at 50°C at pH 4,5 and its immobilized form, at pH 4.5, showed maximum activity at 45°C and above 50°C presented texture alteration of the calcium alginate-gelatin-TGase granules and decreased enzymatic activity. Neutral ß-galactosidase C obtained from Saccharomyces marxianus var. lactis, immobilized in calcium alginate-gelatin-TGase showed about 75.6% enzymatic activity after 3 batches of 6 hours at 35°C, and the activity decreased to 42% and 12% in the 5th and 10th batch, respectively. Acid ß-galactosidase D immobilized on calcium alginate-gelatin-TGase showed about 77% enzymatic activity after 3 batches of 6 hours at 45°C and activity decreased to 62% and 37% in the 5th and 10th batch, respectivelyMestradoCiência de AlimentosMestra em Ciência de Alimento