Produção de ciclodextrinas em Sistemas de ultrafiltração pela CGTase de Bacillus firmus cepa 37 livre e Imobilizada em suportes naturais

Abstract

RESUMO: As ciclodextrinas (CDs) são oligossacarídeos cíclicos obtidos a partir do amido por meio de uma reação de transglicosilação molecular catalisada pela enzima ciclodextrina glicosiltransferase (CGTase). As principais CDs são denominadas ?-, ?- e ?-CD e possuem, respectivamente, 6, 7 e 8 unidades de glicose unidas por ligações glicosídicas ?-1,4. As propriedades físico-químicas das CDs as tornam capazes de formar complexos de inclusão com diversas outras moléculas, proporcionando, por exemplo, melhor solubilidade e estabilidade, bem como gerando uma série de aplicações tecnológicas e industriais. Avaliou-se comparativamente diferentes modelos estratégicos de produção de CDs a partir da CGTase de Bacillus firmus cepa 37: produção contínua e bateladas repetitivas em sistemas de ultrafiltração; imobilização da CGTase nos suportes naturais curdulana e esponja vegetal; e a utilização do agente complexante glicirrizina para modular a seletividade da CGTase em favor da produção de ?-CD. Todas as estratégias tiveram em comum a possibilidade de separação da CGTase dos seus produtos inibitórios e a sua reutilização. No modelo de produção contínua, em 48 h de ensaio, as maiores produtividade e seletividade para ?-CD foram obtidas, 1,47 mmol/L/h e 92,84%, respectivamente. Em seguida, a produtividade do modelo de bateladas repetitivas seguidas de ultrafiltração alcançou 0,88 mmol/L/h e seletividade semelhante à do modelo contínuo. A glicirrizina foi capaz de modular a produção da ?-CD com seletividade de 61,21% para bateladas de 30 h. Baixas produtividades foram observadas para as bateladas repetitivas com a CGTase imobilizada em curdulana (0,32 mmol/L/h) e em esponja vegetal (0,03 mmol/L/h), o que pode estar relacionado com uma inativação parcial da enzima durante o processo de imobilização. A avaliação comparativa dos diferentes modelos estratégicos para obtenção de CDs mostrou particularidades que devem ser consideradas, e a maioria dos modelos estudados proporcionou rendimentos satisfatórios, bem como excelentes seletividades

ABSTRACT: Cyclodextrins (CDs) are cyclic oligosaccharides obtained from the starch by means of a molecular transglycosylation reaction catalyzed by the enzyme cyclodextrin glycosyltransferase (CGTase). The main CDs are called ?-, ?- and ?-CD and have, respectively, 6, 7 and 8 glucose units joined by ?-1,4 glycosidic bonds. The physical-chemical properties of the CDs make them capable of forming inclusion complexes with several other molecules, providing, for example, better solubility and stability, as well as generating a series of technological and industrial applications. Diverse strategic models of CDs production by the CGTase from Bacillus firmus strain 37 were comparatively evaluated: continuous production and repetitive batches in ultrafiltration systems; immobilization of CGTase on curdlan and vegetable sponge natural supports; and the use of the glycyrrhizin complexing agent to modulate CGTase selectivity in favor of ?-CD production. All strategies had in common the possibility of separation of CGTase from its inhibitory products and its reuse. In the continuous production model, at 48 h of assay, the highest productivity and selectivity for ?-CD were obtained, 1.47 mmol/L/h and 92.84%, respectively. Then, the productivity of the repetitive batches model in ultrafiltration system reached 0.88 mmol/L/h and selectivity quite similar to that of the continuous model. Glycyrrhizin was able to modulate the production of ?-CD with selectivity of 61.21% for 30-h batches. Low productivities were observed for the repetitive batches with CGTase immobilized in curdlan (0.32 mmol/L/h) and vegetable sponge (0.03 mmol/L/h), which may be related to a partial inactivation of the enzyme during the immobilization process. The comparative evaluation of the different strategic models for obtaining CDs showed particularities that should be considered, and most of the models studied returned satisfactory yields as well as excellent selectivities