Hidrólisis de sacarosa por invertasa de Saccharomyces cerevisiae inmovilizada sobre nanopartículas magnéticas de ferrita de cobalto

Sucrose hydrolysis by invertase of Saccharomyces cerevisiae immobilized on cobalt ferrite magnetic nanoparticles

En el estudio se desarrolló un método alternativo para la hidrólisis de sacarosa por β-D-fructofuranosidasa de Saccharomyces cerevisiae inmovilizada sobre nanopartículas magnéticas de ferrita de cobalto (NPM-CoFe2O4), una metodología que permite el reúso de la entidad biológica. Los resultados revisados en la literatura alertan sobre la modificación de la actividad de las enzimas cuando son inmovilizadas; por esta razón se cuantificaron los cambios en las propiedades catalíticas de la enzima inmovilizada para conocer la eficacia de este sistema a escala de laboratorio. Las nanopartículas magnéticas fueron sintetizadas por el método de reducción poliol y caracterizadas por Difracción de rayos X, Magnetometría de Muestra Vibrante, Microscopia Electrónica de Barrido y Microscopia Electrónica de Transmisión. Las nanopartículas se recubrieron con quitosano y se activaron con glutaraldehído, el cual acopló la β-D-fructofuranosidasa sobre las nanopartículas mediante unión covalente. La inmovilización se caracterizó por Espectroscopía Infrarroja con Transformada de Fourier, y la cantidad de enzima inmovilizada y el rendimiento de la inmovilización se determinó por el método espectrofotométrico para la cuantificación de proteína de Bradford. Se investigó el comportamiento catalítico de la enzima en función del pH y la temperatura. El pH operacional óptimo fue 0.5 más alto para la enzima inmovilizada respecto a la enzima libre. La temperatura operativa óptima fue de 50°C para la enzima libre e inmovilizada. Luego de la inmovilización Vmáx disminuyó 2.96% y Km aumentó en un factor de 1.7. Las bio-nanopartículas retuvieron un 95.89 y 91.79% de la actividad inicial, en el segundo y tercer ciclo de uso.

An alternative method for the hydrolysis of sucrose to glucose and fructose is β-D-fructofuranosidase of Saccharomyces cerevisiae immobilized on cobalt ferrite magnetic nanoparticles (NPM-CoFe2O4). This methodology allows the reuse of the biological entity. The literature suggests that the immobilization of enzyme modifies its activity, for this reason the changes in catalytic properties of the immobilized enzyme were quantified to know the effectiveness of this system at laboratory scale. The magnetic nanoparticles were synthesized by the polyol reduction method and were characterized by X-ray Diffraction, Vibrating Sample Magnetometry and Scanning Electron Microscopy and Transmission Electron Microscopy. The nanoparticles were coated with chitosan and activated with glutaraldehyde, which was used as a linker for coupling the β-D-fructofuranosidase on the nanostructure. The bio-nanoparticles were characterized by Fourier Transformed Infrared Spectroscopy and the amount of immobilized enzyme and the immobilization yield were determined by the spectrophotometric Bradford method. The catalytic behavior of the enzyme as a pH function and temperature was investigated. The optimum operational pH was 0.5 higher for immobilized enzymes than free enzymes. The optimum operational temperature was 50°C for free and immobilized enzymes. Interestingly, Vmáx decreases by 2.96% upon immobilization. The value of Km increases by a factor of 1.7 upon immobilization. The bio-nanoparticles retained 95.89 and 91.79% of its initial activity in the second and third cycle of use.