Síntese, caracterização e emprego de nanopartículas de magnetita com superfície modificada para separação e isolamento de lisozima presente na clara de ovos

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Materiais

Autores

Gonçalves Santos, M. (UNIFAL-MG) ; Belga Caminitti, L. (UNIFAL-MG) ; Bueno Alves de Lima, B. (UNIFAL-MG) ; Costa Figueiredo, E. (UNIFAL-MG)

Resumo

A lisozima é uma enzima de alto valor comercial e a clara do ovo é a sua principal fonte de obtenção. A utilização de nanopartículas de magnetita (MNPs) apresenta grande potencial para extração deste composto. Assim, foi desenvolvido um estudo para caracterizar e avaliar o comportamento de MNPs para a obtenção de lisozima. As MNPs foram sintetizadas pelo método de coprecipitação e revestidas com tetraetilortosilicato e albumina sérica bovina. O material foi caracterizado por TEM, FT-IR e TG. O melhor pH para adsorção foi 10,0 e para dessorção foi 5,0. Com relação aos estudos de adsorção, os modelos de pseudo-segunda ordem (Te 5 min) e Freundlich (kf =100,91 mg de lisozima/gNMPs) apresentaram os melhores ajustes. Ao final, a recuperação foi cerca de 19 mg de lisozima/gNMPs.

Palavras chaves

Lisozima; Magnetita; Caracterização

Introdução

A descoberta de novas aplicações para as proteínas e enzimas presentes na clara do ovo, principalmente para fins industriais, fez surgir a necessidade de se desenvolver novas metodologias que permitam a separação e o isolamento destes compostos de forma rápida, eficaz e a um baixo custo. Dentre os compostos proteicos presentes neste alimento, a lisozima se destaca como enzima de alto valor agregado, sendo extensamente usada na indústria alimentícia e farmacêutica. O uso de nanopartículas magnéticas em processos de separação vem ganhando destaque nos últimos anos, visto que esses materiais apresentam grandes vantagens como a elevada área superficial, possibilidade de funcionalização da superfície, facilidade de obtenção e separação por aplicação de um campo magnético externo sem a necessidade as etapas de centrifugação e/ou filtração se tornam desnecessárias. No que se refere às modificações na superfície desses materiais, a utilização de um revestimento proteico pode ser uma excelente estratégia para se obter nanopartículas magnéticas capazes de reter ou não outras proteínas de acordo com o pH do meio. Assim, baseando-se na demanda industrial por lisozima, nas potencialidades das nanopartículas magnéticas para separações e na ausência de relatos na literatura que utilizem nanopartículas de magnetita revestidas por tetraetil ortosilicato (TEOS) e albumina sérica bovina (BSA), respectivamente, para a obtenção de lisozima, propomos o desenvolvimento de um novo material, por meio da síntese de nanopartículas de magnetita, com modificações na superfície, e sua caracterização, para a obtenção de lisozima presente na clara de ovos de galinha.

Material e métodos

As MNPs foram obtidas de acordo com o método de coprecipitação desenvolvido por Chen (2013) com algumas modificações. Após a síntese, os materiais foram recobertos com TEOS e posteriormente com BSA. O recobrimento com BSA foi feito de acordo com Morais (2013). Depois da obtenção, o material foi lavado com água Mili-Q e foi seco em estufa à vácuo (60 C) por 24 h. O material foi caracterizado, quanto às suas propriedades físicas, por termogravimetria (TG) espectroscopia na região do Infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM). Com relação à adsorção, inicialmente, o melhor pH foi estudado. Para isso, soluções de diferentes pHs (variando de 3 a 10) contendo lisozima na concentração de 1mg/mL foram avaliadas. Após a determinação do melhor pH de adsorção, foram realizados os estudos de cinética de adsorção avaliando tempos que variaram de 1 a 60 min. Os dados foram tratados de acordo com os modelos de psudo-primeira ordem, pseudo-segunda ordem, ordem fracionária, difusão intra-partícula e quimiossorção. Definida a cinética de adsorção, as isotermas foram construídas. Ao conjunto de dados, foram aplicados seis modelos de isotermas de adsorção: Langmuir, Freundlich, Sips, Toth, Redlich-Peterson e Khan. Posteriormente, o melhor pH para dessorção foi avaliado, testando a dessorção em soluções com pHs que variaram de 3 a 10. Definido este parâmetro, avaliou-se a influência da força iônica na dessorção. Para isso foram testadas soluções com concentrações de NaCl que variaram de 0,01 a 0,5 mol/L. Por fim, a influência do tempo na dessorção foi estudada, avaliando-se o tempo de equilíbrio de dessorção de 1 a 60 min.

Resultado e discussão

A caracterização física do material mostrou que o recobrimento foi efetivo, tanto com TEOS quanto com BSA e que não houve comprometimento estrutural das MNPs após o revestimento. Com relação ao pH de adsorção, em pH 10 as MNPs retiveram mais eficientemente a lisozima. Neste pH a lisozima presente em solução apresenta-se carregada positivamente e as MNPs apresentam-se carregadas negativamente, o que favorece a interação eletrostática entre o material e a enzima a ser adsorvida. No que se refere à cinética de adsorção, o tempo requerido para o equilíbrio foi de 5 min e o modelo que melhor se ajustou aos dados experimentais foi o de pseudo-segunda ordem. Este modelo pressupõe que no processo de adsorção ocorra ligação química entre adsorbato e adsorvente, por meio de valências livres das espécies envolvidas. Quanto às isotermas, o modelo que apresentou melhor correlação aos dados foi o de Freundlich. Assim, para o material estudado, a capacidade máxima adsortiva foi de 100,91 mg lisozima/g MNPs. Também foi possível inferir que no adsorvente estudado, os sítios de ligação são energeticamente heterogêneos (n=2,81). O pH 5,0 foi escolhido para a dessorção da enzima, visto que neste pH os resultados foram satisfatórios e não há comprometimento da atividade enzimática. Em pH 5,0 tanto a lisozima, quanto a superfície das MNPs estão carregadas positivamente, o que favorece a repulsão eletrostática. A força iônica do meio influenciou na dessorção e bons resultados foram obtidos quando a concentração de NaCl foi de 0,2 mol/L. No que se refere ao tempo de dessorção, este parâmetro não influenciou no processo e por esta razão, o menor tempo (1 min) foi selecionado. Ao final, a quantidade de lisozima recuperada foi cerca de 19 mg/g MNPs.

Conclusões

O material desenvolvido para a obtenção de lisozima presente em clara de ovos se mostrou eficiente e de fácil obtenção. Através dos resultados obtidos pelas técnicas de caracterização pode-se observar que as etapas de revestimento foram efetivas. Também foi possível determinar quais as melhores condições para a adsorção e dessorção desta enzima. Assim, o material sintetizado apresenta grandes potencialidades para ser utilizado como adsorvente para obtenção de lisozima a partir de clara de ovos de galinha, uma matriz barata e de fácil obtenção.

Agradecimentos

Os autores agradecem à CAPES, à FAPEMIG e à UNIFAL-MG pelo suporte e apoio financeiro.

Referências

CHEN, J.; LIN, Y.; JIA, L. Preparation of anionic polyelectrolyte modified magnetic nanoparticles for rapid and efficient separation of lysozyme from egg white. J. Chromatogr. A, v. 1388, p. 43-51, 2015.
MORAES, G. O. I. et al. A new restricted access molecularly imprinted polymer capped with albumin for direct extraction of drugs from biological matrices: the case of chlorpromazine in human plasma. Anal. Bioanal. Chem., v. 405, p. 7687-7696, 2013.