Inmovilización de β-glucosidasa en nanopartículas de óxido de hierro para la hidrólisis enzimática de celobiosa

Abstract

This work is focused on the synthesis of a biocatalyst consisting of immobilized β-glucosidase onto a superparamagnetic nanomaterial for its application in the production of fermentable sugars. β-glucosidase acquired from Novozymes ® was immobilized on functionalized magnetite nanoparticles by covalent binding. The nanoparticles were synthesized through the co-precipitation technique and were characterized using X-ray diffraction (XRD) and atomic force microscopy (AFM). Magnetite superparamagnetic nanoparticles were obtained lower than 50 nm. The immobilization of β-glucosidase was confirmed using FT-IR spectrophotometry. The activity of the composite was determined, obtaining that approximately 122 units of the enzyme was immobilized per 100 milligrams of nanoparticle used (at pH 4,00 and 60,0 °C). In addition, the immobilized enzyme showed greater activity at pH 5.0 and at a temperature of 60 ° C. The activity retention capacity was measured from studying the composite under five cycles of enzymatic hydrolysis of cellobiose. It was observed that after the fifth cycle of hydrolysis, the immobilized enzyme showed a relative activity of approximately 80% with respect to the first cycle.

Este trabajo se centra en la síntesis de un biocatalizador que consiste en la inmovilización de la β-glucosidasa en un nanomaterial superparamagnético para su aplicación en la producción de azúcares fermentables. La β-glucosidasa adquirida de Novozymes® se inmovilizó en nanopartículas de magnetita funcionalizadas mediante el método de unión covalente. Las nanopartículas se sintetizaron a través de la técnica de co-precipitación y se caracterizaron utilizando difracción de rayos X (DRX) y microscopía de fuerza atómica (AFM). Se obtuvieron nanopartículas superparamagnéticas de magnetita menores a 50 nm. La inmovilización de la β-glucosidasa se confirmó mediante espectrofotometría FT-IR. Se determinó la actividad del compuesto, obteniendo que aproximadamente 122 unidades de la enzima se inmovilizaron en 100 miligramos de nanopartículas utilizadas (a pH 4,00 y 60,0 ° C). Adicionalmente, la enzima inmovilizada mostró mayor actividad a pH 5.0 y a una temperatura de 60 ° C. La capacidad de retención de la actividad se midió a partir del estudio del compuesto en cinco ciclos de hidrólisis enzimática de celobiosa. Se pudo observar que después del quinto ciclo de hidrólisis, la enzima inmovilizada presentó una actividad relativa de aproximadamente un 80% respecto al primer ciclo.