Orientador: Everson Alves Miranda

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: Precipitação é uma operação de separação de baixo custo, de grande capacidade de concentração e é empregada em processos industriais como em recuperação de proteínas. No projeto de precipitações, a solubilidade é a propriedade termodinâmica a ser considerada na seleção do método e das...

Resumo: Precipitação é uma operação de separação de baixo custo, de grande capacidade de concentração e é empregada em processos industriais como em recuperação de proteínas. No projeto de precipitações, a solubilidade é a propriedade termodinâmica a ser considerada na seleção do método e das condições de processo. No entanto, na literatura há relatos de alterações de solubilidade de proteínas, entre os quais o trabalho de Shih e colaboradores (1990), que verificaram em processos de precipitação um aumento na concentração de proteína na fase leve em função da concentração inicial da proteína empregada na precipitação. As alterações na solubilidade de proteínas têm sido atribuídas à presença de impurezas e ao grau de cristalinidade da fase densa em equilíbrio com a solução saturada. Durante a precipitação, as impurezas se associam ao precipitado modificando as interações proteína-solvente e, consequentemente, afetando o equilíbrio de fases. Quanto ao grau de cristalinidade, diferenças de concentração inicial de proteína produzem diferentes taxas de nucleação que levam à formação de precipitados amorfos com diferentes graus de amorfia e solubilidade. Neste trabalho, verificou-se, em precipitação, o efeito da massa molecular da proteína na dependência da concentração de proteína no equilíbrio (aqui chamada de solubilidade aparente) com a concentração inicial. Para isto, foram realizadas precipitações de proteínas de diferentes massas moleculares (insulina bovina, 5,7 kDa; lisozima de clara de ovo de galinha, 14,7 kDa; tripsina suína, 23,4 kDa; ovalbumina, 42,7 kDa; BSA, 66,0 kDa e IgG bovina, 150,0 kDa) a diferentes concentrações iniciais através do método de salting-out com cloreto de sódio com acompanhamento cinético para encontrar o tempo requerido para o equilíbrio de fases e obter as desejadas medidas de solubilidade. Os dados de solubilidade obtidos foram avaliados e a dependência da solubilidade com a concentração inicial de proteína foi determinada. Lisozima foi a única proteína que não apresentou variação na solubilidade mesmo a baixa concentração de sal. Insulina apresentou variação somente em baixa concentração de sal. As proteínas de massa molecular mais elevadas, tripsina, albumina e IgG apresentaram solubilidade aparente dependente da concentração inicial de proteína: quanto mais alta a concentração inicial da proteína, maior foi a solubilidade aparente. Com base nos dados deste trabalho e na literatura, a massa molecular aparenta ter efeito sobre a solubilidade de proteínas em processos de precipitação

Abstract: Precipitation is a low cost unit operation for separation employed in industrial processes such as protein recovery. In precipitation design, solubility is the thermodynamic property most relevant in the selection of the method of operation and process condition selection. However, there...

Abstract: Precipitation is a low cost unit operation for separation employed in industrial processes such as protein recovery. In precipitation design, solubility is the thermodynamic property most relevant in the selection of the method of operation and process condition selection. However, there are reports of changes in protein solubility such as the work of Shih and co-workers (1990). They report changes in protein concentration in the light phase (supernatant) as a function of the initial concentration of the protein employed in the precipitation. Changes in protein solubility have been attributed to the presence of impurities and to the degree of crystallinity of the dense phase (precipitate) in equilibrium with the saturated light phase solution. During precipitation, impurities associate with the precipitate and modify the protein-solvent interactions affecting the phase balance. With respect to the degree of crystallinity, differences in initial protein concentration produce different nucleation rates that lead to the formation of amorphous precipitates with different degrees of crystallinity and solubility. In this work, the effect of the molecular mass of the protein on the dependence of the concentration of protein in the light phase at equilibrium (here called apparent solubility) with the initial concentration was investigated. For this, proteins of different molecular masses (bovine insulin, 5.7 kDa, chicken egg white lysozyme, 14.7 kDa, porcine trypsin, 23.4 kDa, ovalbumin, 42.7 kDa, BSA , 66.0 kDa and bovine IgG, 150.0 kDa) at different initial concentrations were salted-out using sodium chloride. Lysozyme was the only protein that showed no change in solubility even at low salt concentration. Insulin presented this behavior only at low salt concentration. The higher molecular masses proteins - trypsin, albumin and IgG - showed apparent solubility as a function of the initial protein concentration: the higher the initial protein concentration, the greater the apparent solubility. Based on the data of this work and the literature, the molecular mass appears to have an effect on the solubility of proteins in precipitation processes

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