Lipase-immobilized biocatalytic membranes for enzymatic esterification: Comparison of various approaches to membrane preparation

Hilal, Nidal; Кочкодан, Віктор; Nigmatullin, Rinat; Гончарук, В. В.; Al-Khatib, Laila

doi:10.1016/j.memsci.2005.06.039

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“…Os filmes protéicos podem ser produzidos a partir de proteínas miofibrilares de peixe ou carne ou do glúten de trigo, zeína do milho, proteína de soja, colágeno, ovalbumina, proteínas do soro do leite, caseína e caseinatos [30][31][32][33] .…”

Section: Introductionunclassified

Imobilização de lipases em filme de caseinato de sódio/glicerol: aplicação na síntese de ésteres

Sebrão¹,

Silva²,

Nascimento³

et al. 2007

Quím. Nova

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Recebido em 12/7/06; aceito em 1/12/06; publicado na web em 24/7/07 LIPASE IMMOBILIZATION IN SODIUM CASEINATE/GLYCEROL FILM: APPLICATION IN ESTER SYNTHESIS. Lipases from different sources were immobilized in sodium caseinate/glycerol film and used in the esterification reactions of aliphatic acids with alcohols in the presence of organic solvents. Lipases from Pseudomonas sp and Rhizopus oryzae were selected and the influence of several parameters was analyzed, including: lipase loading, organic solvent polarity, reaction temperature, chain length of alcohol and acid and enzyme/support reuse. For comparison, free enzymes were used under similar experimental conditions. Keywords: sodium caseinate/glycerol; lipases; immobilization. INTRODUÇÃOAs enzimas apresentam várias propriedades que as tornam atrativas como catalisadores para biotransformações, destacando-se o uso na indústria químico-farmacêutica. Estas proteínas são catalisadores versáteis, existindo em geral um processo enzimático equivalente para cada tipo de reação orgânica [1][2][3] .A partir da década 80 tem sido observado um interesse crescente no desenvolvimento de técnicas de imobilização de enzimas e/ou microrganismos, visando minimizar os efeitos causados pelo seu uso em ambientes adversos, tais como solventes orgânicos, variações no pH e/ou altas temperaturas 1,4 . A imobilização do biocatalisador em um suporte, sem prejuízo de sua atividade por um período razoável de tempo, pode assegurar sua repetida utilização ou mesmo o uso em reatores contínuos, resultando em economia nos processos industriais. Assim, de modo geral, a utilização de materiais imobilizados além de diminuir o custo por análise, aumenta a rapidez e a exatidão do processo [4][5][6] .Um dos fatores que sempre deve ser considerado na utilização de um determinado sistema de imobilização é o tipo de interação entre o suporte e o biocatalisador, que pode influenciar diretamente na estabilidade e nos efeitos cinéticos da catálise 1,4-9 . Os processos de imobilização podem ocorrer por adsorção ou ligação da enzima em um material insolúvel, pelo uso de um reagente multifuncional através de ligações cruzadas 10,11 , por confinamento em matrizes formadas por géis poliméricos 12,13 , por encapsulação em membranas poliméricas 12,14 e em micelas reversas 15,16 .Outra técnica também utilizada, apesar de não manter uma barreira física entre a enzima e o meio reacional, é o sistema bi ou trifásico. Pesquisas recentes têm demonstrado a utilização de novos materiais para imobilização de enzimas, destacando-se os líquidos iônicos com formação de sistemas trifásicos 17-21 , as nanopartículas de sílica funcionalizada e nanocompósitos de sílica-ouro [22][23][24] .Duas das técnicas de imobilização mais utilizadas são, provavelmente, as de inclusão ou microencapsulação através do confinamento dos biocatalisadores em polímeros insolúveis (formando filmes), ou em microcápsulas. Uma das principais vantagens da utilização destas técnicas é que a enzima não interage quimicamente com o polímero, evitando a des...

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Section: Introductionunclassified

Imobilização de lipases em filme de caseinato de sódio/glicerol: aplicação na síntese de ésteres

Sebrão¹,

Silva²,

Nascimento³

et al. 2007

Quím. Nova

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“…Many natural polymers like regenerated cellulose and chitosan, which possess excellent membrane forming property, good thermal, mechanical stability and biocompatibility, have been successfully applied as membrane materials and therefore widely used for enzyme immobilization (35)(36)(37). The stabilities of the immobilized lipases were obviously improved on these natural polymeric membranes.…”

Section: Enzyme Immobilization On Membranesmentioning

confidence: 99%

Polymer materials for enzyme immobilization and their application in bioreactors

Fang¹,

Huang²,

Chen³

et al. 2011

BMB Reports

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Enzymatic catalysis has been pursued extensively in a wide range of important chemical processes for their unparalleled selectivity and mild reaction conditions. However, enzymes are usually costly and easy to inactivate in their free forms. Immobilization is the key to optimizing the in-service performance of an enzyme in industrial processes, particularly in the field of non-aqueous phase catalysis. Since the immobilization process for enzymes will inevitably result in some loss of activity, improving the activity retention of the immobilized enzyme is critical. To some extent, the performance of an immobilized enzyme is mainly governed by the supports used for immobilization, thus it is important to fully understand the properties of supporting materials and immobilization processes. In recent years, there has been growing concern in using polymeric materials as supports for their good mechanical and easily adjustable properties. Furthermore, a great many work has been done in order to improve the activity retention and stabilities of immobilized enzymes. Some introduce a spacer arm onto the support surface to improve the enzyme mobility. The support surface is also modified towards biocompatibility to reduce non-biospecific interactions between the enzyme and support. Besides, natural materials can be used directly as supporting materials owning to their inert and biocompatible properties. This review is focused on recent advances in using polymeric materials as hosts for lipase immobilization by two different methods, surface attachment and encapsulation. Polymeric materials of different forms, such as particles, membranes and nanofibers, are discussed in detail. The prospective applications of immobilized enzymes, especially the enzyme-immobilized membrane bioreactors (EMBR) are also discussed. [BMB reports 2011; 44(2): 87-95]

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“…Different immobilization techniques of lipases used as catalysts in biodiesel production are summarized in Table 2. Adsorption is the most widely used method for lipase immobilization primarily because procedure is easy, conditions are mild and the method itself is cheap (Hilal et al, 2006;Nie et al, 2006;Yagiz et al, 2007). This technique involves no toxic chemicals, supports can be regenerated for repeated use, and there is no major activity loss.…”

Section: Lipases Immobilizationmentioning

confidence: 99%

Biodiesel Fuel Production by Enzymatic Transesterification of Oils: Recent Trends, Challenges and Future Perspectives

Luković¹,

Knežević‐Jugović²,

Bezbradica³

2011

Alternative Fuel

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Lipase-immobilized biocatalytic membranes for enzymatic esterification: Comparison of various approaches to membrane preparation

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Imobilização de lipases em filme de caseinato de sódio/glicerol: aplicação na síntese de ésteres

Imobilização de lipases em filme de caseinato de sódio/glicerol: aplicação na síntese de ésteres

Polymer materials for enzyme immobilization and their application in bioreactors

Biodiesel Fuel Production by Enzymatic Transesterification of Oils: Recent Trends, Challenges and Future Perspectives

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