Compartilhamento |
![]() ![]() |
Use este identificador para citar ou linkar para este item:
https://bdtd.unifal-mg.edu.br:8443/handle/tede/2681
Tipo do documento: | Dissertação |
Título: | Avaliação da atividade enzimatica de células imobilizadas de Aspergillus Oryzae IPT 301 para produção de frutooligossacarídeos em reator leito fixo |
Título(s) alternativo(s): | Evaluation of the enzymatic activity of imobilized cells of Aspergillus Oryzae IPT 301 for frutooligossacaride production in a fixed bed reactor |
Autor: | CRUZ, Jardel Artiman da ![]() |
Primeiro orientador: | MORALES, Sergio Andres Villalba |
Primeiro coorientador: | PERNA, Rafael Firmani |
Primeiro membro da banca: | MORALES, Sérgio Andres Villlalba |
Segundo membro da banca: | SIPOLI, Caroline Casagrande |
Terceiro membro da banca: | ROLEMBERG, Marlus Pinheiro |
Resumo: | Fructooligossacarídeos são açúcares funcionais de baixo teor calórico com vários benefícios para a saúde humana. Sua produção industrial é realizada principalmente em reatores do tipo batelada através da reação de transfrutosilação da sacarose, utilizando enzimas microbianas solúveis como biocatalisadores. Dentre estas enzimas, a FTase produzida pelo microrganismo Aspergillus Oryzae IPT-301 mostrou grande potencial para produção de FOS, principalmente com a utilização de suas células íntegras. O processo atual de produção de FOS em batelada é lento e possui alto custo operacional, principalmente por conta da impossibilidade de recuperação das enzimas solúveis no fim do processo. Portanto, torna-se necessário o desenvolvimento de biocatalisadores estáveis com alta atividade enzimática que catalisam a reação de transfrutosilação da sacarose para a produção de FOS em reatores de leito fixo (PBR). Sendo assim, este trabalho propôs a produção de biocatalisadores heterogêneos constituídos pelas células íntegras de Aspergillus Oryzae IPT-301 imobilizadas com glutaraldeído e encapsuladas em gel de alginato de cálcio e a avaliação de sua atividade enzimática em reator PBR. Foram avaliados os efeitos do fluxo volumétrico, concentração do substrato e temperatura de reação sobre a atividade enzimática. As maiores atividades enzimáticas foram obtidas com um fluxo de 10 ml.min-1, temperatura de 60°C e concentração de sacarose de 400 g.L-1. Os parâmetros cinéticos, de transferência de massa externa e a estabilidade operacional do processo também foram avaliados. O modelo de Hill foi o mais adequado para os dados experimentais, indicando a cooperação entre os sítios ativos do complexo enzimático. O valor obtido para o coeficiente de transferência de massa externa (Kc= 1,84 x 10 -11 m.s-1) indica limitação da reação pelo TME. Após 10 horas de reação, o sistema reacional exibiu boa estabilidade operacional com atividade enzimática de 836 ± 455 U.g-1 para reação sem reciclo e 2000 ± 400 U.g-1 para reação com reciclo. Sendo assim, implementação do reator PBR preenchido com FTase reticulada com glutaraldeído e encapsulada com gel de alginato de cálcio se mostrou promissora para a produção de frutooligossacarídeos. |
Abstract: | Fructooligosaccharides are low-caloric functional sugars with numerous benefits for human health. Their industrial synthesis primarily occurs in batch-mode reactors, utilizing microbial enzymes in solution to catalyze the transfructosylation reaction, with sucrose as the substrate. Of the enzymes that produce FOS, the FTase produced by the microorganism Aspergillus Oryzae IPT-301 stands out, exhibiting high enzymatic potential. However, the current batch process is slow and costly due to the inefficiency of enzyme recovery. Hence, the utilization of immobilized enzymes offers an advantage in biocatalyst reuse during the reaction process. This study proposes the continuous production of FOS in a continuous packed bed reactor (PBR) filled with the catalytic biomass of Aspergillus Oryzae IPT-301 immobilized with glutaraldehyde and encapsulated in calcium alginate gel for optimal enzymatic activity. The effect of volume flow rate, substrate concentration, and reaction temperature on enzymatic activity was evaluated, as well as the external mass transfer parameters, kinetic parameters, and operational stability of the biocatalyst in systems with and without recycle. The maximum enzymatic activity was achieved at a volumetric flow rate of 10 ml.min-1, temperature of 60°C, and substrate concentration of 400 g.L-1. The experimental data was best fitted to Hill's model, implying cooperation among the enzyme complex's active sites. The value of the external mass transfer coefficient (Kc= 1.84x10-11 m.s-1) indicates a low influence of mass transport on reaction development. After 10 hours of reaction, the system without recycle exhibited 100% enzymatic activity, while the system with recycle displayed a maximum activity of 300% of the activity without recycle. The implementation of the PBR reactor filled with glutaraldehyde cross-linked FTase encapsulated with calcium alginate gel demonstrated promising results for the production of fructooligosaccharides. |
Palavras-chave: | Biorreator de leito fixo. Imobilização. Células íntegras. Frutosiltransferase. Frutooligossacarídeos. |
Área(s) do CNPq: | ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade Federal de Alfenas |
Sigla da instituição: | UNIFAL-MG |
Departamento: | Instituto de Ciência e Tecnologia |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química |
Citação: | CRUZ, Jardel Artiman da. Avaliação da atividade enzimatica de células imobilizadas de Aspergillus Oryzae IPT 301 para produção de frutooligossacarídeos em reator leito fixo. 2023. 86 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Alfenas, Poços de Caldas, MG, 2022. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | https://bdtd.unifal-mg.edu.br:8443/handle/tede/2681 |
Data de defesa: | 15-Dez-2022 |
Aparece nas coleções: | Mestrado em Engenharia Química |
Arquivos associados a este item:
Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
---|---|---|---|---|
Dissertacao_JardelArtimanDaCruz_2022_PPGEQ.pdf | Avaliação da atividade enzimatica de células imobilizadas de Aspergillus Oryzae IPT 301 para produção de frutooligossacarídeos em reator leito fixo | 1,6 MB | Adobe PDF | Baixar/Abrir Pré-Visualizar |
Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.