Orientadores: Roberta Ceriani, Elias de Souza Monteiro Filho

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: Sistemas aquosos bifásicos (SABs) são uma eficiente alternativa para a recuperação e purificação de diversos bioprodutos. Os efeitos das partições de biomoléculas nesses sistemas são muito complexos e as diferentes teorias utilizadas para explicar os resultados experimentais ainda são pouco...

Resumo: Sistemas aquosos bifásicos (SABs) são uma eficiente alternativa para a recuperação e purificação de diversos bioprodutos. Os efeitos das partições de biomoléculas nesses sistemas são muito complexos e as diferentes teorias utilizadas para explicar os resultados experimentais ainda são pouco compreendidas. Nesse contexto, o objetivo desta tese foi obter dados de equilíbrio líquido-líquido de diferentes tipos e características para avaliar o comportamento de partição de duas proteínas modelos, a albumina de soro bovino (BSA) e a lisozima (LS), em alguns desses sistemas. Os SABs estudados foram de dois tipos: polietilenoglicol (PEG 1500, 4000 e 6000) /sal (inorgânico ou orgânico) e líquido iônico (LI) ([bmim]BF4)/ sal (orgânico). O estudo de partição foi realizado apenas no primeiro tipo de sistema. Os sais utilizados foram o acetato de sódio, citrato de sódio, citrato de potássio, tartarato de sódio, tartarato de sódio e potássio, tiossulfato de sódio, fosfato dipotássico e fosfato monopotássico. Os sistemas com tiossulfato de sódio e [bmim]BF4 foram avaliados nas temperaturas de 20, 30 e 40 °C, e os demais SABs a 30 °C, mesma temperatura das partições. Nos diagramas de fases destes sistemas foram estudadas, dependendo do tipo de SAB, a influência da temperatura, da massa molar do PEG e do pH. A qualidade das linhas de amarração foi validada pelas equações de Othmer e Tobias e Bancroft e a modelagem dos dados experimentais de ELL foi realizada utilizando o modelo NRTL (Non-Random Two-Liquid), apresentando desvios globais médios na faixa de 0,456 a 1,133%, com exceção do SAB do tipo PEG1500/tiossulfato de sódio, cujo desvio obtido foi de 1,781%. A capacidade de salting-out dos SABs formados por PEG e sal a 30°C foi verificada e comparada com valores de energia de Gibbs de hidratação (delta G_hyd) dos ânions dos sais de alguns sistemas. Os resultados de partição mostraram que os melhores sistemas para separação da BSA e lisozima a 30°C foram, respectivamente, PEG 4000/ tartarato de sódio e potássio e PEG 1500/ citrato de potássio, nos quais foram observadas eficiências de extração entre 80 - 93 % para o primeiro e 94 - 98% para o segundo

Abstract: Aqueous two-phase systems (SABs) are an efficient alternative for the recovery and purification of several bioproducts. The effects of biomolecule partitions in these systems are very complex and the different theories used to explain the experimental results are still poorly understood....

Abstract: Aqueous two-phase systems (SABs) are an efficient alternative for the recovery and purification of several bioproducts. The effects of biomolecule partitions in these systems are very complex and the different theories used to explain the experimental results are still poorly understood. In this context, the objective of this thesis was to obtain liquid-liquid equilibrium data (LLE) of ATPSs of different types and characteristics for apply them for the partition of two model proteins, the bovine serum albumin (BSA) and the lysozyme (LS), in some of systems studied. The studied ATPSs were of two types: polyethylene glycol (PEG 1500, 4000 or 6000) / salt (inorganic or organic) and ionic liquid (IL) ([bmim] BF4) / salt (organic). Partitioning was evaluated only on the first type of system, since this IL is hydrolysable, as detected later. The salts used were sodium acetate, sodium citrate, potassium citrate, sodium tartrate, sodium and potassium tartrate, sodium thiosulfate, potassium dihydrogen phosphate and potassium hydrogen phosphate. The systems with sodium thiosulfate and [bmim] BF4 were evaluated at temperatures of 20, 30 and 40 °C, while the other ATPSs only at 30°C, the same temperature of the partitions. In these systems, according to type of ATPS, the influence in the phase diagrams of temperature, molar mass of PEG and pH were studied. Quality of the tie lines was validated by the equations of Othmer-Tobias and Bancroft, and modeling of LLE experimental data was performed using the NRTL model (Non-Random Two-Liquid), for which average global deviations were between 0.456 and 1.133%, but for the ATPSs of type PEG1500/ sodium thiosulfate the deviation was 1.781%. In addition, the salting-out capacity of ATPSs formed by PEG and salt at 30°C was verified and compared with values of hydration Gibbs energy (delta G_hyd) of the salts¿ anions of each system. Results of the partitions showed that the more suitable systems for BSA and lysozyme separation at 30°C were PEG 4000 / sodium and potassium tartrate and PEG 1500 / potassium citrate, respectively, for which extraction efficiencies between 80 - 93% for the first and 94 - 98% for the second were observed

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