Optimización mediante la metodología de superficie respuesta para el proceso de purificación de lactoferrina a partir de suero de queso utilizando una matriz cromatográfica a base de quitosano

DANIELA BELÉN HIRSCH; NICOLÁS URTASUN; MARÍA FERNANDA BAIELI; LUCAS M. MARTÍNEZ-ÁLVAREZ; MARÍA VICTORIA MIRANDA; FEDERICO JAVIER WOLMAN

CABA

Congreso; ETIF 2018; 2018

ETIF

IntroducciónNuestro grupo de trabajo se ha concentrado en el desarrollo de nuevos materiales cromatográficos a partir de quitosano principalmente para la purificación de proteínas provenientes de subproductos o desechos agroindustriales. En este sentido, se ha desarrollado una matriz en el formato de mini-esferas con características multimodales para la purificación de lactoferrina (LF) proveniente del suero de queso. Tradicionalmente, para la optimización de los distintos parámetros del proceso de purificación se utilizan métodos de un único factor en los que se varía uno a la vez y se mantienen constantes el resto. Esta metodología cuenta con las desventajas de consumir mucho tiempo de experimentación, altos costos asociados y no tiene en cuenta el posible efecto combinado de todos los factores involucrados. Una alternativa es la metodología de superficie respuesta (MSR) que combina técnicas estadísticas y matemáticas para maximizar la respuesta de una variable a diversos factores. Esta herramienta permite el análisis multi-variable de sistemas utilizando un mínimo de experimentos. En el presente trabajo se estudió esta metodología para determinar las mejores condiciones de adsorción y elución para la purificación de LF proveniente del suero de queso.MetodologíasLos factores considerados para la adsorción fueron: cantidad de matriz (A) (mg), tiempo de adsorción (B) (h) y pH (C), se tomaron 6 réplicas del punto central (0,0); realizando un total de 20 experimentos con un diseño centrado en las caras. Como respuestas se consideraron: Adsorción (R1) (%) y Actividad específica (R2), definida como la masa de LF sobre la masa total de proteínas. Los factores considerados para la elución fueron: pH (A), NaCl (B) (M) y propilenglicol (C) (%), se tomaron 3 réplicas del punto central (0,0) y se hicieron en dos bloques; realizando un total de 30 experimentos con un diseño Box-Behnken. Como respuesta (R) se consideró la elución de LF (%).ResultadosMediante el análisis realizado por el MSR se optimizaron las dos respuestas para la adsorción y se relacionaron las mismas para obtener un óptimo que considere ambas respuestas. La optimización dio como resultado el empleo de 100mg de matriz, con 3,33h y pH 7,55 que obtendría como respuestas R1 85.55% y R2 0,065. Por otro lado, la optimización de la elución de la proteína dio un máximo en la respuesta de 95,63% al utilizar como eluyente buffer fosfato 20mM pH 7,70, NaCl 1,84M y propilenglicol 23,22%.Estas condiciones fueron corroboradas experimentalmente en el proceso de purificación, no habiendo diferencias significativas entre los valores predichos por el MSR y los reales.ConclusionesEn el presente trabajo se logró demostrar la utilidad de optimizar los parámetros para un proceso de purificación mediante el MSR. La optimización de las respuestas, tanto en la adsorción como en la elución, permitió establecer de manera precisa los parámetros para la purificación de LF y hacer un barrido de condiciones en un menor tiempo que al utilizar métodos de análisis de una variable, de modo tal de contemplar parámetros críticos del proceso como son la cantidad de matriz y tiempos empleados y su efecto en el rendimiento y nivel de pureza del producto.