Imobilização da enzima frutosiltransferase extracelular de Aspergillus oryzae IPT-301 em sílica-gel para produção de frutooligossacarídeos

Os frutooligossacarídeos (FOS) são açúcares prebióticos de baixa caloria que apresentam diversos benefícios à saúde humana. Há um grande interesse na aplicação de FOS como substitutos dos edulcorantes convencionais, o que torna necessário o desenvolvimento de processos, em escala industrial, de produção destes componentes, desenvolvidos no Brasil. Estes açúcares podem ser produzidos pela reação de transfrutosilação da sacarose, catalisada por enzimas microbianas como a frutosiltransferase (FTase E.C.2.4.1.9), de Aspergillus oryzae IPT-301. Deste modo, o presente trabalho teve como objetivo estudar o processo de imobilização da enzima FTase microbiana extracelular, utilizando sílica-gel como suporte, para produção de FOS. Para tanto, foram realizados testes de imobilização, por adsorção física, em diferentes temperaturas (20 ºC, 25 ºC, 30 ºC e 35 ºC), durante 6 horas, com agitação de 175 rpm, 10 mL de caldo fermentado pH 5,5, contendo a enzima microbiana extracelular, e 1,0 g de sílica-gel. Após obter os perfis cinéticos de adsorção, foi realizado um planejamento experimental do tipo delineamento composto central rotacional (DCCR) 2² variando a temperatura e pH do meio reacional, com o intuito de definir as condições ótimas de reação para a enzima imobilizada. Em acrésccimo, para a caracterização do biocatalisador imobilizado, foram realizados ensaios de estabilidade frente ao pH, estabilidade térmica, avaliação da influência da concentração de substrato na reação enzimática e ensaios de estabilidade operacional. Os perfis cinéticos de imobilização indicaram que a atividade de transfrutosilação (), presente no caldo fermentado, decresceu com o aumento do tempo de imobilização e que, o maior rendimento de imobilização, cerca de 85 %, foi obtido para uma temperatura de 35 ºC. A partir do planejamento experimental, foi possível definir as condições ótimas de reação para a enzima imobilizada obtendo-se valores de pH e temperatura iguais a 5,5 e 50 ºC, respectivamente. A avaliação da concentração de substrato indicou que as melhores condições para a reação enzimática foram alcançadas para concentrações de sacarose compreendidas entre 400 a 600 g.L-1 e a cinética enzimática foi melhor ajustada ao modelo cooperativo de Hill. Além disso, os ensaios de estabilidade ao pH mostraram que a enzima imobilizada foi estável ( relativa próximo a 100 %) na faixa de pH entre 5,0 e 6,5 e, a análise de estabilidade térmica mostrou, por meio dos parâmetros termodinâmicos avaliados, que a imobilização proporcionou um aumento na energia necessária para a desativação enzimática, aumentando sua termoestabilidade, de modo a aumentar o tempo de meia vida da enzima FTase imobilizada em 2,5 vezes, para a temperatura de 30ºC, em relação ao biocatalisador na sua forma livre. Dos ensaios de estabilidade operacional, constatou-se que a enzima pode ser reutilizada por 2 ciclos batelada consecutivos sem perdas de atividade. Ao caracterizar o suporte sílica-gel foi possível comprovar a adsorção da enzima em sua superfície. Portanto, a partir dos estudos de imobilização e caracterização foi possível concluir que a FTase extracelular foi satisfatoriamente imobilizada em sílica-gel.