Immobilization of Beta-galactosidase in cryogel supermacroporous for lactose hidrolysis

Criogéis são considerados como uma das fases estacionárias mais promissoras para uso comercial, como sendo uma alternativa para colunas de leito empacotado, devido à sua excelente estabilidade física e química e desejáveis características hidrodinâmicas. São de fácil preparação in situ e os monômeros usualmente utilizados são solúveis em água permitindo a biocompatibilidade do leito. Devido à presença de grandes poros, a clarificação de soluções particuladas ou viscosas não é considerada um problema, além de que o processo de transferência de massa é puramente convectivo, eliminando problemas difusionais encontrados em leitos fixos convencionais. Considerando estas importantes características, o objetivo deste trabalho foi produzir um criogel supermacroporoso combinado com a imobilização da enzima β-galactosidase para desenvolver um biorreator para hidrólise de lactose do leite, uma vez que há um grande interesse na produção de produtos delactosados destinados aos consumidores intolerantes à lactose. Os criogéis foram produzidos pela técnica de criopolimerização de acrilamida e bisacrilamida, imobilização seguida da de enzima ativação covalente com β-galactosidase. Por meio glutaraldeído da para caracterização morfológica e hidrodinâmica dos criogéis foi possível observar um gel esponjoso com uma estrutura de poros interconectados, com diâmetros variando entre 10 e 100 μm e com baixa dispersão axial. Foi estudado o efeito do pH de imobilização na capacidade de ligação proteica ao suporte e na sua capacidade de hidrólise. Observou-se que o fator pH de imobilização não influenciou na quantidade da proteína total imobilizada no criogel, mas influenciou diretamente no rendimento da imobilização. Verificou-se um maior rendimento de imobilização em pH 4,0, comparado ao pH 7,0, embora a atividade recuperada não tenha sofrido influência do pH.Cryogels are one of the most promising stationary phases for commercial use, as an alternative to packed bed columns, due to their excellent physical and chemical stability and desirable hydrodynamic characteristics. These supports exhibit easy in situ preparation and the common use of water soluble monomers provides high levels of biocompatibility. Due to the presence of large pores, clarification of particulate or viscous solutions would not be considered a problem. In addition, the mass transfer process is purely convective eliminating diffusion problems found in conventional fixed beds. Considering these important features, the objective of this work was to synthesize a supermacroporous cryogel combined with the immobilization of β-galactosidase enzyme to develop a bioreactor for milk lactose hydrolysis, since there is great interest in the production of lactose free products for a class of lactose intolerant consumers. The cryogels were produced by the cryopolimerization of acrylamide and bisacrylamide, followed by covalent activation with glutaraldehyde aiming the β-galactosidase immobilization. The morphological and hydrodynamic characterization of cryogels showed a spongy gel structure with interconnected pores of diameters ranging between 10 and 100 μm and low axial dispersion. The effect of the pH of immobilization on protein binding and hydrolysis capacity of the support was studied. It was observed that the pH of immobilization did not influence the amount of total protein immobilized in the cryogel but directly influenced the yield of immobilization. There was a greater yield of immobilization at pH 4, compared to pH 7, although the recovered activity has not been influenced by the pH.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio