Membranes polimèriques enzimàtiques
Actualment, els processos orientats a la reducció de residus i l'obtenció de productes d'alt valor afegit es presenten com una fita amb perspectives prometedores. En aquesta tesi es dissenyen membranes polimèriques selectives per al tractament de materials lignocel·lulòsics. L'enzim e...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Fecha de publicación: | 2007 |
| País: | España |
| Institución: | Universitat Autònoma de Barcelona |
| Repositorio: | Dipòsit Digital de Documents de la UAB |
| Idioma: | catalán |
| OAI Identifier: | oai:ddd.uab.cat:37232 |
| Acceso en línea: | https://ddd.uab.cat/record/37232 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Oligosacàrids Enzims immobilitzats Membranes (Tecnologia) |
| Sumario: | Actualment, els processos orientats a la reducció de residus i l'obtenció de productes d'alt valor afegit es presenten com una fita amb perspectives prometedores. En aquesta tesi es dissenyen membranes polimèriques selectives per al tractament de materials lignocel·lulòsics. L'enzim endo-1,4-?-xilanasa II, que hidrolitza enllaços 1,4-?-glicosídics a l'esquelet del xilà, s'immobilitza a membranes per enllaç covalent, per a recuperar oligosacàrids de la hidròlisi d'aquest polímer. L'interès d'immobilitzar enzims en suports polimèrics rau en la reducció del cost i la simplificació del procés global, a conseqüència de la possibilitat de reutilizar l'enzim immobilitzat mentre conservi la seva activitat catalítica. S'investiguen dos tipus de membranes polimèriques i mètodes de immobilització per enllaç covalent entre grups funcionals de l'enzim i del suport. Les primeres són membranes d'acrilat de polisulfona (ACPS). La immobilització de la proteïna es confirma per anàlisi de aminoàcids per HPLC i comparació amb l'anàlisi de la proteïna en dissolució. Les altres membranes (N25) estan constituïdes per polímers monolítics. Les propietats físiques i químiques d'aquests materials depenen de la selecció i de la quantitat dels components de la dissolució precursora de membrana. S'optimitza aquesta composició de la dissolució precursora per a obtenir la màxima activitat enzimàtica. Es comparen diferents procediments d'immobilització per ambdues membranes per a avaluar la capacitat d'immobilització. Les membranes ACPS retenen més enzim que les N25, tot i que no comporta major activitat enzimàtica, ja que aquesta depèn de l'estabilització de la proteïna immobilitzada en cada cas. Es proposa l'ús de tècniques de biologia molecular per a dur a terme la immobilització dirigida, i evitar el bloqueig del centre actiu de les molècules d'enzim per unió directa amb el suport per aquest punt. La influència de la immobilització en paràmetres d'activitat enzimàtica (pH i temperatura) s'estudia i es compara amb els paràmetres òptims de l'enzim lliure. Els valors de la constant de Michaelis-Menten no difereixen significativament entre l'enzim lliure i immobilitzat, de manera que l'afinitat del catalitzador respecte dels substrats considerats roman inalterada un cop immobilitzat. Per a la caracterització física de las membranes, s'utilitzen diferents tècniques, com la microscòpia electrònica d'escombrat (SEM), a partir de la qual s'observen diferències de simetria i porositat entre els dos tipus de membranes. Per microscòpia de força atòmica (AFM) no es detecten diferències en un mateix tipus de membranes segons continguin o no enzim immobilitzat. De la determinació de fluxos d'aigua pura, els valors més alts s'obtenen amb les membranes N25. A partir de mesures d'adsorció-desorció de gasos s'observa que les membranes N25 tenen major àrea superficial i distribucions de porus amb major diàmetre mitjà. Les mesures d'angle de contacte evidencien un major caràcter hidrofílic de les membranes N25 que les ACPS, que augmenta en incrementar la quantitat d'enzim immobilitzat. Les membranes s'apliquen al tractament de biomassa, emprant dos mòduls de membrana diferents. Solament s'obté separació dels productes del substrat inicial quan s'utilitza el mòdul de filtració frontal aplicant pressió. La major concentració de productes d'hidròlisi s'obté amb les membranes N25 en el tractament de Birchwood xylan, malgrat que no és possible reutilitzar-les en una segona hidròlisi consecutiva amb nova dissolució de substrat. En canvi, en tractar substrats procedents de closca de moresc, les membranes ACPS es poden reutilitzar, malgrat que la concentració de productes és inferior que en la primera hidròlisi. Els productes obtinguts s'analitzen per un mètode colorimètric, per electroforesi capil·lar, per cromatografia per permeació en gel, i per ionització per làser assistida per matriu amb analitzador de temps de vol (MALDI-TOF-MS). L'última permet determinar el grau de polimerització dels productes, obtenint com a majoritari xilotriosa. Finalment s'avalua el procés global i es presenten propostes de millora. |
|---|