| Summary: | Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2016-11-10T17:53:57Z
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Previous issue date: 2005-02-28 === Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico === A cromatografia de troca iônica é uma técnica que há décadas vem sendo estudada, mas apenas recentemente começou a ser amplamente difundida na purificação de macromoléculas. Para se conhecer os fundamentos e aplicações desta técnica, foi realizada uma revisão sobre o assunto, no formato de artigo, enfocando principalmente a purificação de proteínas. Foram abordados tópicos como a estrutura protéica, o mecanismo de troca iônica, os diversos fatores que influenciam este processo e apresentados exemplos de aplicação da cromatografia de troca iônica na purificação de proteínas. Para que esses processos sejam economicamente viáveis e operacionalmente seguros devem ser otimizados, sendo importante o conhecimento do equilíbrio termodinâmico do processo. Foram determinadas as isotermas de adsorção para as proteínas α-lactoalbumina (α-la) e β-lactoglobulina (β-lg) em uma coluna de troca iônica em sistemas monocomponentes, a quatro temperaturas (283.15 K, 293.15 K, 303.15 K e 313.15 K). Dentre os cinco diferentes tipos de modelos de isotermas ajustados, os modelos de Langmuir, Jovanovic e Toth apresentaram os melhores resultados. A análise termodinâmica baseada na equação não-linear de van t Hoff demonstrou que o processo de troca iônica para as duas proteínas nas condições estudadas é endotérmico, entropicamente dirigido, ocorrendo de maneira espontânea (∆G0ad < 0) com o aumento da temperatura. Por fim, foram estudados sistemas multicomponentes formados por α-la e β-lg em diferentes proporções (1:1, 1:3, 3:1 e 1:2). Foi proposta uma modificação no método de análise frontal empregado para a determinação das isotermas de adsorção competitivas. Ao invés do método proposto por Jacobson et al. (1987) para sistemas multicomponentes, foi utilizado o método proposto por Jacobson et al. (1984) para sistemas monocomponentes, aplicado simultaneamente para os diferentes compostos do sistema. O modelo competitivo de Langmuir se ajustou satisfatoriamente aos dados experimentais, comprovando que a alternativa proposta pode ser aplicada a sistemas multicomponentes formados por macromoléculas. === The ion-exchange chromatography is a technique that has been studied at a long time, but just now began to be diffused to macromolecules purification. To a better understanding of this technique, a review was made, focusing mainly the purification of proteins. It was seen topics as protein structure, the mechanism of ion- exchange, the factors that influence this process and many examples of application of ion-exchange chromatography in the proteins purification. For these processes to be economically viable and operationally safes, they should be optimized, being important the knowledge of the thermodynamic equilibrium of the process. It was obtained the adsorption isotherms of α-lactalbumin (α-la) and β-lactoglobulin (β-lg) presents in single-component systems, in a ion-exchange column at four temperatures (283.15 K, 293.15 K, 303.15 K and 313.15 K). The adjustment of five different isotherm models was verified, and the Langmuir, Jovanovic and Toth models presented the best results. Thermodynamic analysis based on the non-linear van't Hoff equation demonstrated that the process of ion-exchange of both proteins in the studied conditions is endothermic, entropically driven, occurring spontaneously (∆G0ad < 0) with the increase of temperature. Finally, it was studied multicomponent systems formed for α-la and β-lg at different proportions (1:1, 1:3, 3:1 and 1:2). A modification was proposed in the frontal analysis method used for the determination of competitive adsorption isotherms. Instead of the method proposed by Jacobson et al. (1987) for multicomponent systems, the method proposed by Jacobson et al. (1984) for single-component systems was used, applied simultaneously for each compound of the complex system. The competitive Langmuir model was adjusted satisfactorily to the experimental data, showing that this alternative method can be applied to multicomponent systems formed by macromolecules.
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