Recuperação e purificação de proteínas do soro de queijo tipo coalho usando cromatografia de troca iônica e interação hidrofóbica em leito na forma expandida

Expanded Bed Adsorption plays an important role in the downstream processing mainly for reducing costs as well as steps besides could handling cells homogenates or fermentation broth. In this work Expanded Bed Adsorption was used to recover and purify whey proteins from coalho cheese manufacture using Streamline DEAE and Streamline SP both ionic resins as well as a hydrophobic resin Streamline Phenyl. A column of 2.6 cm inner diameter with 30 cm in height was coupled to a peristaltic pump. Hydrodynamics study was carried out with the three resins using Tris-HCl buffer in concentration of 30, 50 and 70 mM, with pH ranging from 7.0 to 8.0. In this case, assays of the expansion degree as well as Residence Time Distribution (RTD) were carried out. For the recovery and purification steps, a whey sample of 200 mL, was submitted to a column with 25mL of resin previously equilibrated with Tris/HCl (50 mM, pH 7.0) using a expanded bed. After washing, elution was carried out according the technique used. For ionic adsorption elution was carried out using 100 mL of Tris/HCl (50 mM, pH 7.0 in 1M NaCl). For Hydrophobyc interaction elution was carried out using Tris/HCl (50 mM, pH 7.0). Adsorption runs were carried out using the three resins as well as theirs combination. Results showed that for hydrodynamics studies a linear fit was observed for the three resins with a correlation coefficient (R2) about 0.9. In this case, Streamline Phenyl showed highest expansion degree reaching an expansion degree (H0/H) of 2.2. Bed porosity was of 0.7 when both resins Streamline DEAE and Streamline SP were used with StremLine Phenyl showing the highest bed porosity about 0.75. The number of theorical plates were 109, 41.5 and 17.8 and the axial dipersion coefficient (Daxial) were 0.5, 1.4 and 3.7 x 10-6 m2/s, for Streamline DEAE, Streamline SP and Streamline Phenyl, respectively. Whey proteins were adsorved fastly for the three resins with equilibrium reached in 10 minutes. Breakthrough curves showed that most of proteins stays in flowthrough as well as washing steps with 84, 77 and 96%, for Streamline DEAE, Streamline SP and Streamline Phenyl, respectively. It was observed protein peaks during elution for the three resins used. According to these peaks were identified 6 protein bands that could probably be albumin (69 KDa), lactoferrin (76 KDa), lactoperoxidase (89 KDa), β-lactoglobulin (18,3 KDa) e α-lactoalbumin (14 KDa), as well as the dimer of beta-lactoglobulin. The combined system compound for the elution of Streamline DEAE applied to the Streamline SP showed the best purification of whey proteins, mainly of the α-lactoalbumina

A adsorção em leito expandido vem se destacando como uma técnica promissora dentro do downstream processing por ser de fácil manuseio, baixo custo, diminuir etapas de processamento e utilizar o material particulado no seu estado natural. Portanto, o presente trabalho teve como objetivo recuperar e purificar proteínas presentes no soro de queijo tipo coalho, através da técnica de adsorção em leito expandido, utilizando resinas de troca aniônica Streamline DEAE e troca catiônica Streamline SP e interação hidrofóbica Streamline Phenyl,. Foi utilizada uma coluna de 2,6 cm de diâmetro interno por 30 cm de altura, acoplada a uma bomba peristáltica. Para o estudo do sistema foram realizados testes de hidrodinâmica e corridas de adsorção, com as três resinas, na presença de tampões Tris-HCl nas concentrações 30, 50 e 70 mM, com pHs ajustados usando HCl para 7,0; 7,5 e 8,0. Para os testes hidrodinâmicos foram estudados a expansão do leito e a Distribuição do Tempo de Residência (DTR). Na etapa de recuperação e purificação, uma amostra de solução de soro de 200 mL foi aplicada, a temperatura ambiente, a uma coluna contendo resina (25 mL) previamente equilibrada em tampão Tris/HCl (50 mM e pH 7,0), após lavagem efetuou-se a eluição de acordo com o tipo de técnica utilizada. Dessa forma, para adsorção com troca iônica a eluição ocorria com adição do eluente 100 mL Tris/HCl (50 mM, pH 7,0 em NaCl 1M). No caso de interação hidrofóbica, o eluente consistia de Tris/HCl (50 mM e pH 7,0). Os ensaios de adsorção foram realizados com as resinas Streamline DEAE, Streamline SP e Streamline Phenyl e suas combinações. Os resultados mostraram que para as condições em que foram realizados os ensaios fluidodinâmicos e para o tipo de coluna utilizada, houve uma tendência a linearidade, o coeficiente de correlação (R2) foi da ordem de 0,9 e que a resina Streamline Phenyl obteve um maior grau de expansão que as outras resinas, chegando a uma relação H0/H de 2,2. A porosidade do leito usando as resinas DEAE e SP foi de 0,70 e da resina Phenyl foi um pouco maior, em torno de 0,75. O número de pratos teóricos foi 109, 41,5 e 17,8 e o coeficiente de dispersão axial (Daxial) foi de 0,5, 1,4 e 3,7 x 10-6 m2/s, para as resinas Streamline DEAE, Streamline SP e Streamline Phenyl, respectivamente. As proteínas do soro são adsorvidas nas três resinas e a concentração de proteína em solução diminui rapidamente nos primeiros instantes do processo de adsorção, sendo o equilíbrio alcançado nos primeiros 10 minutos. Ao se aplicar o soro bruto sem tratamento para as três resinas até a saturação (ruptura), embora exista adsorção das proteínas para essas resinas, perde-se grande parte dessas proteínas nas etapas de passante e lavagem. Essas perdas somam 84, 77 e 96%, para as resinas Streamline DEAE, Streamline SP e Strealine Phenyl, respectivamente. Entretanto, pode-se recuperar 16, 23 e 4%, respectivamente, para as três resinas. As três resinas estudadas apresentaram picos de proteínas na eluição. De acordo com esses picos, foram identificadas 6 bandas de proteínas. Provavelmente essas proteínas sejam: albumina (69 KDa), lactoferrina (76 KDa) e lactoperoxidase (89 KDa), β-lactoglobulina (18,3 KDa) e α-lactoalbumina (14 KDa), dímero da β -lactoglobulina. Portanto, as resinas estudadas são compatíveis para serem utilizadas em leito expandido. O sistema formado pela eluição da Streamline DEAE quando foi aplicada na resina Streamline SP, tende a uma melhor purificação das proteínas do soro, principalmente da α-lactoalbumina