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O processo de ultrafiltração do soro de queijo, para a recuperação e concentração de suas proteínas, representa um importante avanço na utilização desde subproduto. O interesse comercial maior está na fração retida pela membrana constituída pelo concentrado. Entretanto, o permeado, que é composto basicamente por água, lactose e sais minerais, ainda representa um problema quando despejado diretamente no meio ambiente, pois a lactose que permanece no mesmo é a principal responsável pelos altos valores da demanda biológica de oxigênio (DBO). Assim, processos que visam à utilização da lactose presente no soro de queijo precisam ser investigados e implementados. Este trabalho teve por objetivo estudar a conversão da lactose pela enzima -galactosidase. Tanto a hidrólise, quanto a síntese de galacto-oligossacarídeos (GOS), foram estudadas em reatores em duas distintas configurações - fluxo perpendicular e fluxo tangencial. Para a hidrólise da lactose foram utilizadas membranas de ultrafiltração preparadas à partir de polifluoreto de vinilideno (PVDF) e polietersulfona (PES). Para a síntese de GOS foram utilizadas membranas de nanofiltração preparadas à partir de acetato de celulose (AC). Para a hidrólise da lactose utilizou-se o permeado obtido da ultrafiltração do soro de queijo. O permeado foi tratado termicamente a 80°C/20min para remoção, por precipitação, das proteínas e peptonas que, devido à baixa massa molar destes compostos, permeiam as membranas de ultrafiltração. A taxa de hidrólise no permeado foi quantificada através da massa de glicose liberada, utilizando-se de técnica colorimétrica. As maiores taxas de hidrólise foram obtidas quando foi utilizado 0.2 g.L-1 de enzima, tanto no reator com fluxo perpendicular (95%), quanto no reator com fluxo tangencial (78%). O efeito da interferência das proteínas presentes no permeado, no método analítico para determinação da glicose, também foi investigado. Verificou-se que na presença das proteínas, a quantidade de glicose medida é subestimada em até 50%, independentemente da concentração destes compostos presentes no permeado. Através de espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), constatou-se adsorção da enzima na superfície da membrana. Verificou-se que esta fração adsorvida ainda apresentava atividade enzimática residual. A síntese de GOS foi estudada utilizando-se soluções concentradas de lactose. Inicialmente, a síntese e o fracionamento de GOS foram estudados separadamente. A enzima foi imobilizada em resina Duolite A-568. Verificou-se que quanto maior a quantidade de enzima utilizada na imobilização, maior quantidade de proteína é adsorvida, mas com maior perda de sua atividade e quantidade de proteína dessorvida. A concentração de enzima de 10 U.mL-1 foi selecionada em reações descontínuas e implementada em reações contínuas, utilizando-se concentração de lactose de 150 g.L-1 e 300 g.L-1, a 40°C. A concentração total influenciou tanto a síntese, quanto no fracionamento dos GOS. Quanto maior a concentração inicial de lactose, maior foi a quantidade de GOS sintetizada. As misturas de açúcares obtidas destas reações foram fracionadas utilizando-se membranas de acetato de celulose, preparadas pela técnica de inversão de fase. O coeficiente de rejeição (Robs) dos açúcares aumentou com o aumento da pressão transmembrana utilizada na filtração e diminuiu com o aumento de sua concentração. Para a menor pressão aplicada, os valores de Robs obtidos foram 40% para monossacarídeos, 65-80% para os dissacarídeos e 100% para os trissacarídeos. A reação de síntese e fracionamento em simultâneo foi realizada com 10 U.mL-1 de enzima e 150 g.L-1 de lactose a 40°C. O efeito da pressão (20 e 24 bar) e da velocidade de circulação (1.7; 2.0 e 2.4 m.s-1) foram estudados e a quantificação dos açúcares foi feita através de cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). O rendimento da reação e fracionamento em simultâneo foi de 60%, quando comparado com o rendimento da reação nas mesmas condições, mas sem permeação. Os coeficientes de rejeição foram distintos de acordo com as condições operacionais, sendo os monossacarídeos mais afetados que apresentaram rejeição de 40%, a 20 bar e 12% a 24 bar. A baixa rejeição dos monossacarídeos no meio reacional tem um papel fundamental na qualidade do produto final e na reação de hidrólise e síntese, uma vez que a sua presença inibe a atividade enzimática. Os GOS-4 foram totalmente retidos pela membrana e os GOS-3 apresentaram Robs em torno de 90%. Entre os dissacarídeos lactose, GOS-2 e GOS-2', os valores de Robs variaram de 41% a 84% de acordo com as condições operacionais utilizadas na filtração. Como esperado, a adsorção da enzima na membrana afeta o transporte dos sacarídeos através de sua estrutura, resultando em menor taxa de permeação. |
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