Enzimas invertases termoestáveis engenheiradas e sua aplicação na redução do teor de sacarose em misturas complexas
Gabriel Rodrigues Martos
DISSERTAÇÃO
Português
T/UNICAMP M367e
[Engineered thermostable invertases and their application in reducing sucrose contents in complex mixtures]
Campinas, SP : [s.n.], 2024.
1 recurso online (77 p.) : il., digital, arquivo PDF.
Orientador: Ljubica Tasic
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química
Resumo: A diabetes é uma das doenças de crescimento mais acelerado no mundo e, uma vez que seu desenvolvimento está diretamente relacionado ao consumo exacerbado de açúcar, estratégias para reduzir o consumo diário de açúcar são essenciais. O projeto tem como objetivo o desenvolvimento de um...
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Resumo: A diabetes é uma das doenças de crescimento mais acelerado no mundo e, uma vez que seu desenvolvimento está diretamente relacionado ao consumo exacerbado de açúcar, estratégias para reduzir o consumo diário de açúcar são essenciais. O projeto tem como objetivo o desenvolvimento de um nanomaterial baseado em enzimas invertases imobilizadas em nanopartículas de magnetita e sua aplicação na remoção seletiva e recuperação de sacarose de misturas complexas. A invertase do microrganismo Thermotoga maritima (T. maritima) foi escolhida por suas propriedades termoestáveis e a engenharia de proteínas foi aplicada para inativar a enzima nativa de forma a obter três clones distintos que mantenham a capacidade de reconhecer e ligar-se a sacarose. As nanopartículas casca-caroço (core-shell) de magnetita e sílica foram sintetizadas e funcionalizadas de forma a permitir a imobilização de proteínas em sua superfície e foram devidamente caracterizadas. As quatro invertases disponíveis foram expressas em Escherichia coli purificadas e caracterizadas quanto sua capacidade de interagir e clivar a sacarose. As proteínas foram então imobilizadas no suporte magnético e aplicadas em ensaios para remoção de sacarose de amostras de suco de laranja industrializado e amostras de sacarose concentrada. O nanomaterial desenvolvido foi capaz de remover a sacarose em ambos os casos, para soluções concentradas de sacarose e para o suco de laranja, evidenciando sua capacidade de aplicação para captura seletiva do alvo em amostras complexas sob condições de alta temperatura e sua reutilização em mais de 15 ciclos de captura. Estima-se que apenas 1 grama do nanomaterial desenvolvido, baseado na invertase nativa do T. maritima imobilizada nos nanomagnetos seja capaz de remover 0,1 mg de sacarose por ciclo
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Abstract: Diabetes is one of the fastest-growing diseases worldwide, and since its development is directly related to the excessive consumption of sugar, strategies to reduce daily sugar intake are essential. This project aims to develop a nanomaterial based on immobilized invertase enzymes on...
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Abstract: Diabetes is one of the fastest-growing diseases worldwide, and since its development is directly related to the excessive consumption of sugar, strategies to reduce daily sugar intake are essential. This project aims to develop a nanomaterial based on immobilized invertase enzymes on magnetite nanoparticles and its application in the selective removal and recovery of sucrose from complex mixtures. The invertase from the Thermotoga maritima (T. maritima) microorganism was chosen for its thermostable properties and protein engineering was applied to inactivate the native enzyme in order to obtain three distinct clones that maintain the ability to recognize and bind to sucrose. Core-shell magnetite and silica nanoparticles were synthesized and functionalized to allow the immobilization of proteins on their surface and were characterized. The four available invertases were expressed in Escherichia coli, purified, and characterized regarding their ability to interact with and cleave sucrose. The proteins were then immobilized on the magnetic support and applied in assays for sucrose removal from industrialized orange juice samples and concentrated sucrose samples. The developed nanomaterial was capable of removing sucrose in both cases, for concentrated sucrose solutions and for orange juice, demonstrating its capacity for selective capture of the target in complex samples under high-temperature conditions and its reuse in over 15 capture cycles. It is estimated that only 1 gram of the developed nanomaterial, based on native T. maritima invertase immobilized on the nanomagnets, is capable of removing 0.1 mg of sucrose per cycle
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