Imobilização de papaína em membranas de nanocelulose bacteriana

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Petersohn Junior, Egon
• Orientador(a): Couto, Gustavo Henrique
• Banca de defesa: Couto, Gustavo Henrique, Maciel, Giselle Maria, Santos, Marcelo Müller dos
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso embargado
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Curitiba
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Papaína; Enzimas imobilizadas; Celulose; Biorremediação; Adsorção; Nanocompósitos (Materiais); Ciência; Papain; Immobilized enzymes; Cellulose; Bioremediation; Adsorption; Nanocomposites (Materials); Science
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::MICROBIOLOGIA::MICROBIOLOGIA APLICADA
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4251

Nanocelulose bacteriana é um tipo de celulose produzido na forma de membrana hidrogel por algumas bactérias e que possui propriedades únicas, tais como, elevada pureza e cristalinidade, alta capacidade de retenção de água (>98%), resistência mecânica, estrutura tridimensional das fibrilas de celulose em escala nanométrica e biocompatibilidade. A papaína é uma protease vegetal de amplo uso comercial, principalmente na indústria de alimentos, cosmética e na área médica. O estudo teve como objetivo produzir e utilizar a membrana de nanocelulose bacteriana para imobilizar papaína empregando dois métodos - adsorção e reticulação – visando avaliar o biopolímero quanto a atividade proteolítica sob diferentes condições reacionais e seu reuso. Membranas nanocelulose bacteriana foram produzidas por cultivo estático de Gluconacetobacter sp. Após 5-7 dias de cultivo a 28 °C foram produzidas membranas num rendimento de 5,3 g/L de meio de cultivo (peso seco). A melhor faixa de pH para imobilização por ambas as técnicas foi próxima ao neutro. A temperatura ótima de hidrólise de azocaseína nas duas formas da papaína imobilizada ficou entre 70-80 °C, com um pH ótimo de atividade sendo 7,0. Com relação a estabilidade após incubação prévia de 2 h em diferentes pHs, a papaína livre apresentou maior estabilidade nos pHs 3, 7, e 11 que as formas imobilizadas na membrana de nanocelulose bacteriana. Considerando a estabilidade frente a temperaturas elevadas, após incubação a 75 °C durante 2 h, a papaína imobilizada pelo método de adsorção apresentou 81% de atividade residual contra 43 % de atividade residual da forma livre. A atividade relativa residual medida após 4 horas de pré-incubação em diferentes solventes orgânicos, a papaína imobilizada por adsorção apresentou elevada estabilidade frente ao etanol (96,4% contra 85,6% da papaína livre) ao passo que a papaína imobilizada por reticulação teve uma maior estabilidade ao dimetilsulfóxido (35,2% contra 0,5% da papaína livre). Frente ao hexano, as duas formas imobilizadas de papaína apresentaram atividades residuais equivalentes (92,3% para as duas contra 83,7% da forma livre). A incubação durante 1 h com metais bivalentes (20 mM) mostrou atividade residual 13,4% e 29,5% em relação ao cobre e 16,2% e 34,2% para o zinco nas formas imobilizadas de papaína por adsorção e reticulação, respectivamente. Após sete ciclos de reuso a papaína imobilizada por reticulação apresentou 53,5% de sua atividade original sendo de 31,6 % para a imobilizada por adsorção. A estocagem a 28 °C a seco da forma imobilizada por reticulação e adsorção permitiu a manutenção de 100 e 80% de sua atividade proteolítica, respectivamente, após 4 semanas. Os resultados mostram que é possível agregar características novas tanto para a enzima quanto para a nanocelulose em si, com possibilidade de aplicação como curativos com ação desbridante.