Análises Termicas

7/24/2019 Anlises Termicas

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARAN

PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM ENGENHARIA DE

ALIMENTOS-2015

Introduo as Anlises Trmicas

Anlises trmicas aplicadas a processosde separao de protenas

Doutorandas: Fabiane Oliveira Farias

Tmisa Pires Machado dos Santos


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Apresentao do Trabalho

Introduo

Protenas e processos de separao: Protenas;

Adsoro; Cristalizao.

Anlises Trmicas:

DSC; ITC; Sistema de quebra de Ampola.

Aplicaes


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Protenas: Importante papel em sistemas biolgicos;

Processos de separao:

Grande desafio a obteno de protenas altamentepurificadas cujo processo de fabricao possa servalidado e possua condies reprodutveis;

Necessidade de se avaliar as interaes moleculares queocorrem nos processos de separao:

Anlises Trmicas.

INTRODUO


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Protenas e processos de separao

Protenas: Fontes de aminocidos essenciais ao organismo;

Importante papel no processamento de alimentos eprocessos biolgicos.

Mtodos de purificao/separao de protenas utilizam oconjunto de propriedades de cada protena, para distingui-

las e separa-las umas das outras


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Protenas e processos de separao Adsoro:

Fenmeno de complicado entendimento;

Consiste em uma operao de transferncia de massa do tipo slido fluido

Envolve a capacidade de certos slidos concentrarem em suasuperfcie determinadas substncias;

Adsorvato, adsortivo e adsorvente.

Adsoro de protenas5 etapas:

(a) excluso de gua ou molculas inicas presentes ao redor dasuperfcie da protena;

(b) excluso das molculas de gua ao redor do adsorvente; (c) ao das foras de Van der Waals entre a protena e fraohidrofbica do adsorvente;

(d) arranjo da estrutura da protena no adsorvente ;

(e) excluso das molculas inicas/ de gua do novo rearranjo(protena + adsorvente).


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Protenas e processos de separao

Cristalizao Tecnologia diferenciada de separao: concentra, purifica

e estabiliza o produto.

Precipitao controlada a partir de uma soluo aquosa: concentrao da protena, concentrao do precipitante, pH do

meio e temperatura so os fatores que devem ser controlados;

Precipitao X Cristalizao.

Estgios da cristalizao: Formao inicial ou nucleao;

Crescimento do cristal.


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Anlises Trmicas

DSC

As variaes de entalpia da amostra so monitoradasem relao a um material de referncia termicamente

inerte enquanto as mesmas so submetidas a umaprogramao de temperatura controlada;

DSC de compensao de potncia;

DSC de fluxo de Calor;


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DSC

Tcnica mais direta para aobteno da energia detransio conformacional de

macromolculas biolgicas.


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Anlises Trmicas ITC

Amplamente utilizada para o estudo das interaesbiomoleculares;

Uma das nicas ferramentas capaz de fornecer umperfil termodinmico completo a nvel molecular;

Sistema de quebra de ampola: A substncia colocada dentro de uma ampola, e

posteriormente dissolvida em uma soluo reagente;

Mede pequenas variaes de calor provocadas pela dissoluode slidos ou por reaes qumicas entre substncia ereagente.


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AplicaesProtena Estudada

Processo de

Separao

Anlise Trmica

UtilizadaAutores

Lisozima Cristalizao DSCIgarashi et al.

(1999)Tripsinognio e

-tripsinognioAdsoro ITC Lin et al. (2000)

Lisozima, ribonuclease e

lactoalbumina

Adsoro DSCLarsericsdotter et

al. (2001)Mioglobina Adsoro ITC Tsai et al. (2001)

Glicerol cinase,

Glicerol-3-fosfato-desidrogenase,

R-glicerofosfato oxidase,

Lisozima e NADH peroxidase

Cristalizao ITC e DSC Yeh e Beale (2007)

Mioglobina Adsoro ITC e DSCDevineau et al.

(2013)Lisozima Adsoro ITC Li et al. (2013)

Lisozima Cristalizao DSC Wang et al. (2015)

-lactoglobulina Adsoro DSCAhmadi et al.

(2015)


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Estudo micro calorimtrico das interaes entre protenase ligantes hidroflicos em cromatografia de interaohidrofbica: efeitos do comprimento da cadeia do ligante,densidade e quantidade de protena ligada.

LIN. F-Y.; CHEN- W-Y.; RUAAN, R-C.; HUAN H-M. Microcalorimetric studiesof interactions between proteins and hydrophobic ligands in hydrophobicinteraction chromatography: effects of ligand chain length, density and the

amount of bound protein.Journal of Chromatography A, 2000.

Uso de ITC (Thermometric, Sweden) para obteno daHads das protenas: tripsinognio e -quimotripsinognio

em butil-sefarose e octil-sefarose.

Ampola de ao inox contendo 3 mL de suspenso de gel(contendo 0,1 mL de gel) e soluo de protena titulada em

intervalos de 25 minutos a 25 C.


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Estudo micro calorimtrico das interaes entre protenas e ligantes hidroflicos emcromatografia de interao hidrofbica: efeitos do comprimento da cadeia do ligante,densidade e quantidade de protena ligada.

Calor de diluio das protenas nasoluo tampo.

Termograma da titulao das protenas nadisperso de octil-sefarose.


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Entalpia de adsoro nosdiferentes adsorventes emdiferentes densidades .


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Entropia de adsoro nosdiferentes adsorventes em

diferentes densidades .


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Fase Inicial da cristalizao de lisozima:um estudo de DSC

IGARASHI, K.; AZUMA M.; KATO, J.; OOSHIMA, H. The initial stageof crystallization of lysozyme: a differential scanning calorimetric(DSC) study.Journal of Crystal Growth, v. 20, p.191-200, 1999.

Lisozima: protena presente na clara do ovo e possui alto valorcomercial;

O objetivo do estudo foi estudar a formao dos agregadosproteicos e seu papel no crescimento dos cristais: Foram estudadas diferentes concentraes de protena;

Avaliou-se a estabilidade proteica; Pr-incubao: 15 C (15, 20 e 50 horas); DSC: 60 a 105 C, 10 C/h (MC-2, MicroCal); Estudo da cristalizao atravs de mudanas da capacidade

calorfica.


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Effects of an ionic liquid as an additive on thethermal denaturation/degradation of lysozyme

crystalsWANG Z.; FANG, W.; LI, L.; LI, Y.; YU, X; GU, Q.; ZHOU, F. Effectisof an ionic liquid as an additive on the thermaldesnaturation/degradation of lysozyme crystals. Asia-Pacific Journal

of Chemical Engineering. v. 10, n. 2, p. 163-169, 2015.

-lactoglobulina: protena globular encontrada no leite de mamferos(bovino);

O objetivo do estudo foi avaliar o efeito da modificao dos mesoporos de

nano-partculas de slica na capacidade de adsoro da protena: Foi avaliada modificao de nano-partculas com grupamentos amino-

propil;

Avaliou-se a homogeneidade e estabilidade proteica;

DSC: 2 C/ min de 30 a 90 C (Scal-1 microcalormetro)


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Myoglobin on Silica: A Case Study of the Impactof Adsorption on Protein Structure and Dynamics

DEVINEAU, S., ZANOTTI, J. M., LOUPIAC, C., ZARGARIAN, L.,NEIERS, F., PIN, S., & RENAULT, J. P. Myoglobin on silica: a casestudy of the impact of adsorption on protein structure and dynamics.Langmuir, v. 29, n.44, p. 13465-13472, 2013.

Mioglobina liofilizada: protena globular de grande importncia dosvertebrados;

O objetivo do estudo foi avaliar o avaliar o impacto da adsoro demioglobina em slica, na estrutura e dinmica da protena.

Foi avaliado a capacidade de adsoro e parmetros termodinmicos. DSC: III microcalormetro (Setaram Instrumentation); 0,5 C/ min de

25 a 110C ITC: MicroCal VP-ITC (25 C)


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Myoglobin on Silica: A Case Study of theImpact of Adsorption on Protein Structure and

Dynamics


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Myoglobin on Silica: A Case Study of theImpact of Adsorption on Protein Structure and

Dynamics


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Fundamentos e mtodos de anlises trmicas comoalternativa nos processos de separao de protenas;

Lacunana utilizao dessas tcnicas (rea alimentcia);

Foram apresentados diversos estudos de caso comdiferentes aplicaes de anlises trmicas em processos deseparao por adsoro e cristalizao de protenas, onde

os resultados de ITC e DSC apresentaram-se condizentes esatisfatrios para os devidos fins.

CONCLUSO

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