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Tipo do documento: Dissertação
Título: Produção de um antioxidante lipofílico por esterificação catalisada por lipase imobilizada via adsorção física em suporte hidrofóbico
Autor: PASSARI, Fernanda Aparecida 
Primeiro orientador: MENDES, Adriano Aguiar
Primeiro coorientador: PEREIRA, Ernandes Benedito
Primeiro membro da banca: FREITAS, Larissa de
Segundo membro da banca: CARVALHO, Ana karine furtado de
Resumo: O objetivo do projeto consistiu na produção enzimática de um éster com propriedades antioxidantes e antimicrobianas a partir da esterificação de álcool isoamílico, um produto obtido do óleo fúsel e ácido gálico (ácido 3,4,5- tridróxibenzóico) em meio de terc-butanol. Testes preliminares realizados em nosso grupo de pesquisa empregando diferentes preparações de extratos brutos comerciais de lipases nas formas livres (solúveis e em pó) obteve a máxima atividade catalítica com a lípase Pseudomonas fluorescens (LPF), comercialmente conhecida como Lipase Amano AK. Na realização deste projeto foi empregada a enzima na sua forma imobilizada por adsorção física (mecanismo de ativação interfacial) em partículas de poli(estireno-divinilbenzeno). Este suporte foi selecionado devido à sua capacidade de adsorção de lipases, um importante requisito para a preparação de biocatalisadores com alta atividade catalítica. A preparação do biocatalisador heterogêneo foi realizada em tampão acetato de sódio pH 5,0 (5 mM) por 18 h empregando um carregamento inicial de proteína de 40 mg/g de suporte, onde foi obtido a máxima concentração de proteína imobilizada de aproximadamente 33 mg g -1. A sua atividade catalítica na hidrólise da emulsão do azeite de oliva em pH 8,0 (tampão fosfato de sódio 100 mM) e 37°C foi de 121,4 ± 5,5 U/g de biocatalisador. Após a preparação do biocatalisador foi avaliado o efeito de relevantes parâmetros na produção do éster como: concentração de biocatalisador (5% a 25% m/v), temperatura de reação (20°C a 70ºC) e razão molar ácido:álcool (1: 0,4 a 1:4) empregando um delineamento composto central rotacional (DCCR). As reações foram conduzidas em meio de terc-butanol em condições experimentais fixadas (30 minutos de reação, agitação mecânica de 200 rpm e concentração de ácido gálico de 250 mM). Como variável de resposta determinou-se a porcentagem de conversão do ácido por método titulométrico. Nas condições ótimas a máxima conversão de 55% após 90 min de reação foi obtida para a lipase imobilizada, nestas mesmas condições, a máxima conversão alcançada foi de 37% observado para a lipase na forma livre. O biocatalisador preparado obteve na ordem de 40% de sua atividade inicial após 5 bateladas consecutivas de reação. Este estudo mostra que um protocolo apropriado de imobilização da enzima pode melhorar o seu desempenho catalítico e reuso após sucessivas reações de produção de um éster interesse industrial como em meios orgânicos.
Abstract: The objective of this project consisted of the enzymatic production of isoamyl gallate, an ester with antioxidantant and antimicrobial properties, via direct esterification reaction of isoamyl alcohol, a renewable alcohol from fusel oil, with gallic acid (3,4,5- trihydroxybenzoic acid) performed in tert-butanol system. Preliminary tests performed in our lab using several crude lipase extracts (soluble or poder extracts) as biocatalysts showed that lipase from Pseudomonas fluorescens (PFL), commercially known as Lipase Amano AK, gave the highest catalytic activity, thus selected to perform the present project. This lipase was used in its immobilized form via physical adsorption by mechanism of interfacial activation on poly(styrene-divinylbenzene) particles. This support has been chosen due to its high capacity to adsorb high lipase amount, an important requisite for preparing active biocatalysts. The heterogeneous biocatalyst (immobilized lipase) was prepared in buffer sodium acetate solution pH 5.0 (5 mM) by 18h of contact time using an initial protein loading of 40 mg per gram of support. High enzyme loaded biocatalyst (immobilized protein concentration around of 33 mg/g of support) was obtained using an initial protein loading of 40 mg g -1 . Its hydrolytic activity was of 121.4 ± 5.5 U/g, which was determined on the hydrolysis of olive oil emulsiona at pH 8.0 (buffer sodium phosphate using an ionic strenght of 100 mM) and 37°C. Subsequently, the effect of relevant factors such as biocatalyst concentration (5% - 25% m/v), reaction temperature (25°C a 70ºC), and acid:alcohol molar ratio on the esterification reactions was evaluated using a central composite rotatable design (CCRD). This set of experiments was performed under fixed conditions: 30 minutes of reaction time, mechanical stirring of 200 rpm, and acid concentration of 250 mM. Acid conversion percentage will be taken as response (dependent variable). Maximum acid conversion of only 37% was observed using crude lipase extract under such experimental conditions. The prepared biocatalyst (immobilized PFL) retained 40% of its original activity after five consecutive esterification batches of 90 minutes each. These resultsshow that a proper of 90 minutes immobilization protocol may improve its catalytic performance and reusability after successive batches of ester production via esterification in a solvent system.
Palavras-chave: Galato de isoamila
Lipase
Imobilização
Otimização
Reuso
Área(s) do CNPq: OUTROS
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal de Alfenas
Sigla da instituição: UNIFAL-MG
Departamento: Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação
Programa: Programa de Pós-graduação em Biotecnologia
Citação: PASSARI, Fernanda Aparecida. Produção de um antioxidante lipofílico por esterificação catalisada por lipase imobilizada via adsorção física em suporte hidrofóbico. 2022. 60f. Dissertação (Mestrado em Biotecnologia) - Universidade Federal de Alfenas, Alfenas, MG, 2022.
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/2004
Data de defesa: 8-Mar-2022
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