Propiedades de no equilibrio en sistemas vítreos y sobreenfriados en relación con la estabilidad enzimática

• Autores: Mazzobre, María Florencia
• Año de publicación: 2001
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Buera, María del Pilar
• Materia: TRANSICION VITREA; DESHIDRATACION; CONGELACION; AZUCARES AMORFOS; ESTABILIDAD TERMICA ENZIMATICA; CRISTALIZACION; SALES; GLASS TRANSITION; DEHYDRATION; FREEZING; AMORPHOUS SUGARS; ENZYME STABILITY; CRYSTALLIZATION; SALTS
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

El objetivo del presente trabajo fue analizar propiedades de no equilibrio ensistemas amorfos o sobre-enfriados obtenidos por liofilización o congelación (transición vítrea (Tg), cristalización de hielo o azúcar, propiedades de sorción) y suinfluencia sobre la estabilidad enzimática (β-galactosidasa). Se estudió en particularel impacto de la cristalización de la matriz sobre la capacidad protectora de azúcaresen sistemas de baja humedad. La estabilidad enzimática se vio afectada porcambios moleculares independientes de Tg en matrices vítreas y por la cristalizacióndel azúcar en estado sobreenfriado. Los azúcares no reductores trehalosa y rafinosaen estado amorfo ofrecieron mayor protección que las matrices poliméricas de Tgmás elevada, lo cual sugiere un mecanismo de protección no relacionado con elestado físico del medio pero sí con interacciones intermoleculares específicas. Ladependencia de la cinética de inactivación enzimática y de la cristalización de azúcarcon la temperatura se pudo describir con las ecuaciones de Arrhenius, VTF y WLF,empleando los coeficientes adecuados. El uso de excipientes como azúcares, saleso polímeros permitió retrasar la cristalización de azúcares o la formación de hielo yextender el efecto protector a la zona de liquido sobreenfriado. Tanto la inactivaciónenzimática en matrices vitreas como el retraso de la cristalización de hielo o azúcarse asociaron con cambios microestructurales (a nivel molecular) no relacionados concambios en el valor de Tg del sistema (nivel supramolecular). Los mecanismos porlos cuales los azúcares y las sales retrasan la cristalización del azúcar, analizadospor la ecuación de JMAK, serían distintos.
The objective of present work was to analyze several non-equilibrium properties inamorphous or supercooled liquid systems prepared by freeze-drying or freezing (glass transition (Tg), ice or sugar crystallization, sorption properties) and theirinfluence on enzyme stability ((β-galáctosidase). The impact of crystallization on theprotective effect of sugars in low moisture systems was particularly investigated. Enzyme stability was affected by molecular changes, not related with Tg in the glassymatrices, and by sugar crystallization in the supercooled region. The stability in thereducing sugars trehalose and raffinose, was better than in the polymeric matrices ofhigher Tg, indicating that the protective mechanism was more related with specificmolecular interactions than with physical properties of the system. Arrhenius, VTFand WLF equations described fairly well the temperature dependence of both, thekinetic of enzyme inactivation and sugar crystallization, using the adequatecoefficients. The addition of sugars, salts or polymers promoted a delay on sugar orice crystallization, being the protective effect extended to the supercooled region. Enzyme inactivation in glassy systems and the delay on sugar or ice crystallizationwere associated with microstructural changes (at a molecular level) not related withchanges of the Tg value (supramolecular level). However, the mechanisms by whichsugars or salts delay sugar crystallization (analyzed using equation JMAK),seem tobe different.
Fil: Mazzobre, María Florencia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.