Estudo das condições reacionais na produção de D-Tagatose catalisada por L-Arabinose isomerase
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2019 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) |
Texto Completo: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/40702 |
Resumo: | D-Tagatose is a rare sugar with a low caloric value, similar to sucrose, which has 92% of sweetness, but only 38% of the caloric value, approximately 1.5 kg.cal-1. It is considered an antihyperglycaemic agent, due to its low absorption and metabolism by the human organism. In addition, it has several benefits, such as its high antidiabetic potential for the treatment of type II diabetes and prebiotic effect. D-Tagatose can be produced by the enzymatic method from D-Galactose using as the biocatalyst the enzyme L-arabione isomerase. The L-AI enzyme used in this work was obtained from Enterococcus faecium expressed in Escherichia coli. In order to optimize the production of D-Tagatose by biological processes the isomerization reaction was studied. An experimental design of type 2³ with 3 replicates at the central point was carried out to analyze and find the best conditions of pH, temperature and initial concentration of substrate that achieve the highest conversion of D-Galactose in D-Tagatose. In addition, alternative techniques, such as the use of ultrasound and borate buffer were also analyzed. The concentration of D-Tagatose produced was determined by the colorimetric method using spectrophotometer. The results showed that there is a high influence of temperature and pH on the enzymatic reaction. The experimental design resulted in optimum D-Tagatose production at 55 ° C, pH 5.6 and substrate concentration of 164 mM reaching a yield of 29,77 %. It can also be seen that ultrasound increased the effect of temperature on the reaction. In addition, the work indicates that the enzymatic reaction of D-Galactose isomerization in D-tagatose occurs in the temperature range in which the process is non-spontaneous. Thus, it is concluded that the reaction conditions are capable of altering the speed of the enzymatic reaction, but its equilibrium is well defined. |
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Estudo das condições reacionais na produção de D-Tagatose catalisada por L-Arabinose isomeraseEngenharia químicaGalactoseAdoçantes artificiaisMonossacarídeosSweetenerD-TagatoseL-arabinose isomeraseIsomerizationD-GalactoseD-Tagatose is a rare sugar with a low caloric value, similar to sucrose, which has 92% of sweetness, but only 38% of the caloric value, approximately 1.5 kg.cal-1. It is considered an antihyperglycaemic agent, due to its low absorption and metabolism by the human organism. In addition, it has several benefits, such as its high antidiabetic potential for the treatment of type II diabetes and prebiotic effect. D-Tagatose can be produced by the enzymatic method from D-Galactose using as the biocatalyst the enzyme L-arabione isomerase. The L-AI enzyme used in this work was obtained from Enterococcus faecium expressed in Escherichia coli. In order to optimize the production of D-Tagatose by biological processes the isomerization reaction was studied. An experimental design of type 2³ with 3 replicates at the central point was carried out to analyze and find the best conditions of pH, temperature and initial concentration of substrate that achieve the highest conversion of D-Galactose in D-Tagatose. In addition, alternative techniques, such as the use of ultrasound and borate buffer were also analyzed. The concentration of D-Tagatose produced was determined by the colorimetric method using spectrophotometer. The results showed that there is a high influence of temperature and pH on the enzymatic reaction. The experimental design resulted in optimum D-Tagatose production at 55 ° C, pH 5.6 and substrate concentration of 164 mM reaching a yield of 29,77 %. It can also be seen that ultrasound increased the effect of temperature on the reaction. In addition, the work indicates that the enzymatic reaction of D-Galactose isomerization in D-tagatose occurs in the temperature range in which the process is non-spontaneous. Thus, it is concluded that the reaction conditions are capable of altering the speed of the enzymatic reaction, but its equilibrium is well defined.A D-Tagatose é um açúcar raro com baixo valor calórico, similar a sacarose possuindo 92% do seu poder de dulçor, porém com apenas 38% do valor calórico, aproximadamente 1,5 Kg.cal-1. É considerado um agente anti-hiperglicemante, devido a sua baixa absorção e metabolização pelo organismo humano. Além disso, possui vários benefícios, como o seu alto potencial antidiabético para o tratamento de diabetes tipo II e efeito prebiótico. A D-Tagatose pode ser produzida através do método enzimático a partir da D-Galactose utilizando como biocatalisador a enzima L-arabione isomerase, A enzima L-AI utilizada nesse trabalho foi obtida de Enterococcus faecium expressa em Escherichia coli. Com o intuito de otimizar a produção de D-Tagatose, por processos biológicos, a reação de isomerização foi estudada. Realizou-se um planejamento experimental do tipo 2³ com 3 repetições no ponto central para analisar e encontrar as melhores condições de pH, temperatura e concentração inicial de substrato que promovem a maior conversão de D-Galactose em D-Tagatose. Além disso, técnicas alternativas, como o uso do ultrassom e do tampão borato, também foram analisadas. A concentração de D-Tagatose produzida foi determinada pelo método colorimétrico utilizando espectrofotômetro. Os resultados mostraram que existe uma forte influência da temperatura e do pH sob a reação enzimática. O planejamento experimental resultou no ponto ótimo de produção de D-Tagatose nas condições de 55 °C, pH 5,6 e concentração de substrato de 164 mM, obtendo um rendimento de 29,77 %. Também observou-se que o ultrassom aumentou o efeito da temperatura na reação. Além disso, o trabalho aponta que a reação enzimática de isomerização da D-Galactose em D-Tagatose ocorre na faixa de temperatura na qual o processo é não espontâneo. Com isso, conclui-se que as condições reacionais são capazes de alterar a velocidade da reação enzimática apesar do seu equilíbrio já é bem definido.Gonçalves, Luciana Rocha BarrosSant'Ana, Hosiberto Batista deOliveira, Ravena Casemiro2019-04-09T14:21:53Z2019-04-09T14:21:53Z2019info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfOLIVEIRA, R. C. Estudo das condições reacionais na produção de D-Tagatose catalisada por L-Arabinose isomerase. 2019. 81 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2019.http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/40702porreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)instacron:UFCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2022-06-10T11:45:22Zoai:repositorio.ufc.br:riufc/40702Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufc.br/ri-oai/requestbu@ufc.br || repositorio@ufc.bropendoar:2024-09-11T18:15:48.244347Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)false |
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D-Tagatose is a rare sugar with a low caloric value, similar to sucrose, which has 92% of sweetness, but only 38% of the caloric value, approximately 1.5 kg.cal-1. It is considered an antihyperglycaemic agent, due to its low absorption and metabolism by the human organism. In addition, it has several benefits, such as its high antidiabetic potential for the treatment of type II diabetes and prebiotic effect. D-Tagatose can be produced by the enzymatic method from D-Galactose using as the biocatalyst the enzyme L-arabione isomerase. The L-AI enzyme used in this work was obtained from Enterococcus faecium expressed in Escherichia coli. In order to optimize the production of D-Tagatose by biological processes the isomerization reaction was studied. An experimental design of type 2³ with 3 replicates at the central point was carried out to analyze and find the best conditions of pH, temperature and initial concentration of substrate that achieve the highest conversion of D-Galactose in D-Tagatose. In addition, alternative techniques, such as the use of ultrasound and borate buffer were also analyzed. The concentration of D-Tagatose produced was determined by the colorimetric method using spectrophotometer. The results showed that there is a high influence of temperature and pH on the enzymatic reaction. The experimental design resulted in optimum D-Tagatose production at 55 ° C, pH 5.6 and substrate concentration of 164 mM reaching a yield of 29,77 %. It can also be seen that ultrasound increased the effect of temperature on the reaction. In addition, the work indicates that the enzymatic reaction of D-Galactose isomerization in D-tagatose occurs in the temperature range in which the process is non-spontaneous. Thus, it is concluded that the reaction conditions are capable of altering the speed of the enzymatic reaction, but its equilibrium is well defined. |
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