Imobilização de beta-galactosidase de Bacillus circulans em macroesferas de quitosana para a produção de lactosacarose

Abstract

Neste trabalho foi desenvolvido um novo bioprocesso para a síntese de lactosacarose, um candidato a prebiótico. A lactosacarose foi produzida por transgalactosilação, catalisada pela β-galactosidase de Bacillus circulans imobilizada em macroesfera de quitosana, utilizando a lactose e a sacarose como substratos. No processo de imobilização, os resultados indicam que a melhor razão entre a concentração de enzima e de suporte foi de 200 mg.g-1. A estabilidade térmica da enzima imobilizada foi determinada e comparada com a estabilidade térmica da enzima livre em temperaturas de 50, 60 e 70 °C e para esta última foi verificada a estabilidade na presença e ausência de substrato. A imobilização aumentou de 10 a 260 vezes a estabilidade térmica da enzima, sendo este efeito inversamente relacionado com a temperatura. A otimização das condições de produção indica, para a β-galactosidase imobilizada e livre, que a melhor condição de produção de lactosacarose e de oligossacarídeos totais, ocorre na temperatura de 30 °C e pH 7,0. Nesta condição, após 24 h, foi alcançada a produção de 79 g.L-1 de lactosacarose, 35 g.L-1 de galacto-oligossacarídeos (GOS) e 260 g.L-1 de oligossacarídeos totais. O processo de imobilização possibilitou a reutilização da enzima imobilizada por 30 ciclos, mantendo aproximadamente 95% da concentração inicial de lactosacarose, GOS e oligossacarídeos totais produzidos inicialmente. Portanto, o bioprocesso de imobilização de β-galactosidase de Bacillus circulans em macroesfera de quitosana pode ser considerado um potencial catalisador para produção industrial de lactosacarose.

This work developed a new process for the synthesis of lactosucrose, a candidate for prebiotic. The lactosucrose was produced by transgalactosylation that was catalyzed by a Bacillus circulans β-galactosidase immobilized on macrospheres of chitosan using lactose and sucrose as substrates. In the process of immobilization, the results indicate that the best ratio of the concentration of enzyme and carrier was 200 mg.g-1. The thermal stability of the immobilized enzyme was determined and compared with the thermal stability of the free enzyme at temperatures of 50, 60 and 70 °C and for the latter was verified stability in the presence and absence of substrate. The immobilization increased (10-260 times) the thermal stability of the enzyme, which is inversely related to the temperature. The results of the experiment optimization of lactosucrose production conditions indicate point out that, for free and immobilized β-galactosidase, the best condition lactosucrose production and total oligosaccharides occurs at a temperature of 30 °C and pH 7.0. In this condition, after 24 h, producing 79 g.L-1 lactosucrose was reached, 35 g.L-1 galactooligosaccharides (GOS) and 260 g.L-1 of total oligosaccharides. The immobilization process enabled the reuse of immobilized enzyme for 30 cycles, maintaining approximately 95% of the initial concentration of lactosucrose, GOS and total oligosaccharides produced initially. Therefore, the bioprocess of β-galactosidase from Bacillus circulans immobilization on macrospheres of chitosan can be considered a potential catalyst for industrial.