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Tipo do documento: Dissertação
Título: Produção de biolubrificante catalisada por lipase imobilizada via adsorção física em sílica de casca de arroz funcionalizada
Autor: MIGUEZ, João Pedro 
Primeiro orientador: MENDES, Adriano Aguiar
Primeiro coorientador: TAVANO, Olga Luisa
Primeiro membro da banca: ANGELOTTI, Joelise de Alencar Figueira
Segundo membro da banca: VERÍSSIMO, Lizzy Ayra Alcântara
Resumo: SiO2 amorfa e mesoporosa foi obtida a partir de tratamento termoquímico de casca de arroz e funcionalizada com 3-aminopropil-trietoxisilano (3-APTES) para produzir um suporte com alta densidade de grupos amino (Amino-SiO2). A etapa de funcionalização foi confirmada por diferentes técnicas como difração de Raio-X (DRX), análise de termogravimetria (ATG), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia de força atômica (MFA), fisissorção de N2 e adsorção de corante rosa de bengala (teste de hidrofobicidade). O suporte funcionalizado foi empregado na preparação de biocatalisadores ativos por adsorção física de lipase microbiana de Thermomyces lanuginosus (LTL). O efeito de importantes parâmetros como pH de incubação, temperatura, carregamento inicial de proteína e tempo de contato, no processo de adsorção da enzima foi avaliado. De acordo com os resultados obtidos, a funcionalização melhorou a capacidade de adsorção do suporte. Nas condições ótimas de imobilização (tampão acetato de sódio pH 4,0; 5 Mm; 25 °C e 20 min de incubação), a máxima concentração de proteína adsorvida foi de 12,3 ± 0,1 mg/g de suporte. O biocatalisador preparado exibiu máxima atividade na hidrólise de azeite de oliva emulsificado de 645,8 ± 6,9 UI/g. A adsorção de LTL em Amino-SiO2 foi um processo de fisissorção. Os dados experimentais de adsorção foram bem ajustados ao modelo de isoterma de Langmuir (R2 = 0,9957). A atividade catalítica do biocatalisador em meio orgânico foi também avaliada através da síntese de ésteres por reação de esterificação. Dentre eles, a síntese de oleato de decila, que através de um planejamento utilizando delineamento composto central rotacional (DCCR), ferramenta que possibilitou obter condições ótimas de operação (30 ºC, 21% m/v biocatalisador, 150 rpm e razão molar ácido:álcool de 1:1). Portanto, obtendo máxima conversão percentual do éster em 180 e 105 minutos, de 87%, para um sistema livre de solvente e um sistema contendo isooctano respectivamente. Os testes de reutilização mostraram que o biocatalisador reteve toda a sua atividade original após oito ciclos de reação sucessivos em um sistema livre de solvente. Estes resultados sugerem que este biocatalisador pode ser utilizado com sucesso na síntese de éster através de um processo de tecnologia limpa devido à sua alta atividade catalítica e reutilização.
Abstract: Amorphous and mesoporous SiO2 from rice husks was prepared via thermochemical process and functionalized with triethoxy(amino)silane (3-APTES) to produce a support with high density of amino groups (Amino-SiO2). The functionalization step was confirmed by several techniques such as X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TGA), scanning electronic microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), N2 physisorption analysis and Rose Bengal dye adsorption (hydrophobicity test). The functionalized support was then applied in the preparation of active biocatalysts via physical adsorption of microbial lipase from Thermomyces lanuginosus (LTL). The effect of certain parameters, including pH of incubation, temperature, initial protein loading and time of incubation, in the adsorption of LTL on Amino-SiO2 was systematically evaluated. According to results, the functionalization step improved the adsorption of the enzyme on the support surface when compared to the non-functionalized support. Under optimal conditions (5 mM buffer sodium acetate pH 4.0, 25 °C and 20 min of incubation), maximum immobilized protein loading of 12.3 ± 0.1 mg/g was observed. This biocatalyst exhibited maximum activity in the hydrolysis of olive oil emulsion of 645.8 ± 6.9 IU/g. The adsorption of TLL on the functionalized support was a physisorption process. The experimental data of adsorption was well-fitted to the Langmuir isotherm model (R2 = 0. 9957). The catalytic activity of the biocatalyst in organic medium was also evaluated through the synthesis of esters by esterification reaction. Among them, the synthesis of decila oleate, through a design using central rotational compound design (DCCR), a tool that allowed to obtain optimal operating conditions (30 ºC, 21% m/v biocatalyst, 150 rpm and acid molar ratio: alcohol ratio of 1: 1). Therefore, obtaining maximum percent conversion of the ester at 180 and 105 minutes, of 87%, to a solvent-free system and an isooctane-containing system respectively. The reuse tests showed that the biocatalyst retained all of its original activity after eight successive reaction cycles in a solvent-free system. These results suggest that this biocatalyst can be successfully used in ester synthesis through a clean technology process due to its high catalytic activity and reuse.
Palavras-chave: Sílica
Arroz
Lipase
Química de superfície
Esterificação
Área(s) do CNPq: QUIMICA ORGANICA::FISICO-QUIMICA ORGANICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal de Alfenas
Sigla da instituição: UNIFAL-MG
Departamento: Instituto de Química
Programa: Programa de Pós-Graduação em Química
Citação: MIGUEZ, João Pedro. Produção de biolubrificante catalisada por lipase imobilizada via adsorção física em sílica de casca de arroz funcionalizada. 2018. 78 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal de Alfenas, Alfenas, MG, 2018.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: https://bdtd.unifal-mg.edu.br:8443/handle/tede/1314
Data de defesa: 26-Jul-2018
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