Resumo: O presente trabalho refere-se ao uso da técnica de adsorção em lejto expandido para recuperar e purificar enzimas. Aspectos fundamentais da adsorção em leito expandido são abordados, utilizando lisozima e soro albumina bovina como proteínas modelo, e as enzimas, gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase de Saccharomyces cerevisae, xilanase (extrato comercial) e quitosanase produzida por Bacil/us cereus. A avaliação da influência do uso de dois distribuidores, poroso e do tipo prato perfurado, mostrou que o distribuidor do tipo prato perfurado favoreceu mais à adsorção em leito expandido e que os adsorventes Streamline@ SP e Streamline@ DEAE possuem uma ampla distribuição de tamanho de partículas favorecendo ao fenômeno de segregação (Capítulo 2 - Artigo publicado no IEX 2000 (Cambridge/UK)). O uso de um processo integrado para recuperar e purificar a enzima intracelular Gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase mostrou-se bem sucedido. O desempenho hidrodinâmico e cromatográfico foi estudado usando um adsorvente de estrutura pelicular (Pellicular) e dois adsorventes porosos comerciais (Stream1ine e Macrosorb) . Os resultados mostraram que o adsorvente Pellicular apresentou as melhores propriedades hidrodinâmicas e cromatográficas. (Capítulo 3 - Artigo em parceria e que será submetido à periódico internacional). O estudo da influência do uso de uma altura do leito empacotado, de 0,050 m e de 0,075 m na ALE operando-se em 10% da curva de ruptura, mostrou que uma altura de 0,075 m foi mais eficiente. Para o sistema lisozima - Streamline@ DEAE o rendimento aumentou com o aumento da velocidade linear enquanto que para o sistema BSA - Streamline@ SP esse fato não foi observado. Neste caso, para o sistema BSA - Streamline@ SP, a transferência de massa parece ser limitada pela menor densidade de carga acarretando assim em menores valores de eficiência em 10% de ruptura. (Capítulo 4 - Artigo aceito para publicação no periódico Biosepara_ion). O estudo da influência do conteúdo de células na adsorção em leito expandido mostrou que quando foi utilizado o extrato com o conteúdo de 5% de células (peso úmido), em leito expandido, o desempenho da purificação foi comprometido. (Capítulo 5 - Artigo aceito para publicação no periódico Joumal of Chromatography A). A adsorção de quitosanase de um caldo de fermentação de Baci/lus cereus em leito empacotado permitiu à obtenção de um pico com um fator de purificação de 7,6 e uma recuperação de 67,4% que eluiu com 0,51 M de NaCL Valores muito próximos a estes foram obtidos com o uso da adsorção em leito expandido com ambos os caldos, bruto e clarificado. Eletroforese em gel de poliacrilamida (SDS­P AGE) realizada para o tubo que exibiu a maior atividade, quando o leito foi no modo expandido e com células, mostrou a presença de duas bandas. Este fato sugere três possibilidades, a existência de duas quitosanases, a presença de um proteína contaminante ou a existência de uma quitosanase com duas sub-unidades (dímera). Entretanto, grande parte dos contaminantes foram separados da quitosanase em uma única etapa. (Capítulo 6 - Artigo que será submetido à um periódico internacional) Ver menos

Abstract: This work deals with the application of Expanded Bed Adsorption (EBA) to recovery and purify enzymes. Model proteins, lisozyme and bovine serum albumin (BSA), as well as some enzymes, glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase (G3PDH) from baker's yeast, xylanase (from a commercial extract) and chitosanase from Bacil/us cereus were used to study the EBA background and application. The influence of two distributor (porous and perfurated plate) showed that the perfurated plate distributor was more favorable for the EBA. The Strearnline@ SP and the Strearnline@ DEAE adsorbents have a wide size distribution favourable for the segregation phenomena. (Chapter 2 - artic1e published in IEX 2000 (Carnbridge/UK». An integrated process was successful to recover and to purify an intracellular enzyme, Glyceraldehyde 3-Phosphate Dehydrogenase (G3PDH). Performance of the hydrodynamic and chromatographic properties using a pellicular adsorbent (Pellicular) and two porous commercial adsorbents (Stream1ine and Macrosorb) showed that the former presented the best hydrodynarnic and chromatographic properties. (Chapter 3 - paper that wiil be submmited to an international journal). The influence of two settled bed height, 0.050 m and 0.075m, respectively, in the EBA operating at 10% of the breaktrough curve, showed that the former was more efficient. For the lisozyme - Strearnline@ DEAE system yield increased with the increase of the velocity while for the BSA - Strearnline@ SP system this behaviour was not observed. In this case, mass transfer seems to be limited problably due to its lower charge density. (Chapter 4 - paper accepted for publication in the Bioseparation Journal). The influence of cell contents in the EBA using a 5% (wet weight) cell content showed that the purification perfonnance was hampered. (Chapter 5 ­paper accepted for publication in the Journal ofChromatography A). The chitosanase adsorption of fermentation broth from Bacillus cereus, in packed mode, showed a chitosanase peak that eluted with 0.51 M NaCl, in this case a 7.6-fold purification factor with 67.4% of activity recovery were obtained. Similar values were obtained for both c1arified and unc1arified fermentation broth using the bed in the expanded mode. Experiment in expanded mode showed that two bands were present in the peak showing the highest activity, this suggests three possibilities, the existence of two chitosanases, the existence of a contaminant protein or the existence of a chitosanase with two sub-units. However, it was possible to separate the chitosanase from the-main contaminants in just one step. (Chapter 6 - paper that will be submitted to an international journal) Ver menos