análises 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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Fase Inicial da cristalizao de lisozima:um estudo de DSC
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Fase Inicial da cristalizao de lisozima:um estudo de DSC
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Fase Inicial da cristalizao de lisozima:um estudo de DSC
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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
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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