Estudio de la inmovilización de la beta galactosidasa para la reutilización de la lactosa del suero de quesería

Abstract

Se estudió la reacción de hidrólisis de la lactosa en conjunto con la concentración de proteínas en suero de quesería, empleando una preparación comercial de la enzima beta-galactosidasa inmovilizada sobre una membrana plana comercial de ultrafiltración. La inmovilización de la enzima permite su reutilización en un sistema continuo. Se seleccionó una membrana de ultrafiltración (polietersulfona, 10 kDa.) de semejantes características a las utilizadas en las industrias lácteas. Se estudiaron distintas condiciones de inmovilización covalente y multipuntual de la enzima en la membrana, en base a: concentración del agente activante (glutaraldehído) y agregado o no de inhibidores. Se establecieron las condiciones de inmovilización que mejor resultado mostraron en términos de actividad y estabilidad del biocatalizador. Se estudió la estabilidad térmica del biocatalizador ya que el proceso de concentración de proteínas de suero por UF se lleva a cabo a 55°C y la temperatura óptima de la enzima es 37°C. Se encontró que si bien la estabilidad del biocatalizador disminuye al alejarnos de la temperatura óptima, comparando los resultados con los de la enzima libre a 55°C, la estabilidad se incrementa considerablemente. A la enzima se caracterizó cinéticamente adoptando un modelo de reacción del tipo Michaelis-Menten con inhibición competitiva por producto. Se determinaron las constantes cinéticas. Se modeló la variación temporal del flujo de permeado, como así también la variación del flujo de permeado con la temperatura a diferentes presiones de trabajo.

We studied the reaction of hydrolysis of lactose in conjunction with protein concentration in whey, using a commercial preparation of beta-galactosidase enzyme immobilized on a commercial flat ultrafiltration membrane. The immobilization of the enzyme permits its reuse in a continuous system. An ultrafiltration membrane (polyethersulfone, 10 kDa.) with similar characteristics to those used in the dairies industries was selected. Different multipoint covalent immobilization conditions were studied, based on: concentration of the activating agent (glutaraldehyde) and inhibitors added or not. The conditions that showed better results in terms of activity and stability of the biocatalyst were established. The thermal stability of the biocatalyst was studied as the concentration process by UF whey proteins is carried out at 55 ° C and the temperature optimum of the enzyme is 37 °C. It was found that while the stability of the biocatalyst decreases with distance from the optimum temperature, comparing the results with those of the free enzyme at 55 °C, the stability is greatly increased. The enzyme was kinetically characterized adopting a Michaelis-Menten model with competitive inhibition by product. Kinetic constants were determined. The temporal variation of the permeate flux, as well as the permeate flux variation with temperature at different pressures were modeled.