Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:23Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-04-19Bitstream added on 2014-06-13T20:35:50Z : No. of bitstreams: 1 coradi_gv_me_rcla.pdf: 718212 bytes, checksum: 5b51c35f0ce0bd29710b23ecbf1d579e (MD5) / Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP) / Lipases (E.C. 3.1.1.3) são enzimas que catalisam a hidrólise de ligações éster em meio aquoso, ou reações sintéticas quando em ambientes aquo-restritos, o que as tornam interessantes para aplicações em diferentes segmentos industriais como tratamento de efluentes, indústria alimentícia, e mais recentemente, na indústria de biocombustíveis, para produção de biodiesel por processos de esterificação e transesterificação. Essas enzimas normalmente são produzidas por micro-organismos por dois tipos de fermentação: a submersa ou em estado sólido. A fermentação em estado sólido (FES) apresenta vantagens interessantes como o baixo custo dos substratos utilizados para o crescimento microbiano (bagaços, tortas de origem agroindustrial ou farelos), economia de energia e água e produto final concentrado. Este trabalho teve como objetivos estudar parâmetros para produção de lipase pelo fungo filamentoso Fusarium oxysporum em FES, seguido da caracterização enzimática, e posterior aplicação em reações de síntese. O cultivo microbiano procedeu-se durante 120h a 28°C, e a atividade enzimática quantificada pela hidrólise do palmitato de p-nitrofenila. Foram testados diferentes substratos para a produção enzimática, bem como adição de sais e óleos. O extrato bruto com maior atividade lipolítica (5,08 U/gss) foi obtido após 120h de fermentação em torta de crambe umedecida com tampão fosfato pH 7,0. O extrato enzimático bruto apresentou maior atividade à 40°C e em tampão fosfato pH 8,0; foi pouco estável em temperaturas acima de 37°C, porém manteve-se estável em amplo intervalo de pH. Em relação a solventes polares, foi estável em baixas concentrações destes; em solventes apolares a atividade foi aumentada para até 130%. Mostrou-se estável, ainda, em diferentes tensoativos. A hidrólise dos diferentes... / Lipases (EC 3.1.1.3) are enzymes that catalyze the hydrolysis of ester in aqueous system, or synthetic reactions when in non-aqueous system, which makes them interesting for many industries as wastewater treatment, food industry, and more recently, in the biofuels industry for biodiesel production by esterification and transesterification. These enzymes are usually produced by microorganisms by two types of fermentation: submerged or solid. The solidstate fermentation (SSF) offers interesting advantages as the low cost of substrates for microbial growth (bagasses, agroindustrial cakes or sharps), economy of energy and water and more concentrate final product. This study aimed to study parameters for lipase production by filamentous fungus Fusarium oxysporum in SSF, followed by enzymatic characterization, and subsequent application in synthesis reactions. The microbial cultivation proceeded for 120 hours at 28°C, and enzymatic activity measured by the hydrolysis of pnitrophenyl- palmitate. Different substrate were tested for the enzyme production, and addition of salts and oils. The crude extract with highest lipase activity (5.08 U/gds) was obtained after 120 hours of fermentation in cake crambe moistened by phosphate buffer pH 7.0. The crude enzyme extract showed higher activity at 40°C in phosphate buffer pH 8.0; and was unstable at temperatures above 37°C, but remained stable in a wide pH range. It was stable at low concentrations of polar solvents, however in non-polar solvents, the activity was increased up to 130%, and it was also stable in different surfactants. The hydrolysis of various substrates, both synthetic and natural, confirmed that it was a true lipase. The use of fermented solid in esterification reactions proved to be efficient, having high conversion rates (around 90%)... (Complete abstract click electronic access below)

Orientador: Valéria Marta Gomes de Lima / Banca: Cintia Duarte de Freitas Milagre / Banca: Mario Lucio Lopes / Resumo: Lipases (E.C. 3.1.1.3) são enzimas que catalisam a hidrólise de ligações éster em meio aquoso, ou reações sintéticas quando em ambientes aquo-restritos, o que as tornam interessantes para aplicações em diferentes segmentos industriais como tratamento de efluentes, indústria alimentícia, e mais recentemente, na indústria de biocombustíveis, para produção de biodiesel por processos de esterificação e transesterificação. Essas enzimas normalmente são produzidas por micro-organismos por dois tipos de fermentação: a submersa ou em estado sólido. A fermentação em estado sólido (FES) apresenta vantagens interessantes como o baixo custo dos substratos utilizados para o crescimento microbiano (bagaços, tortas de origem agroindustrial ou farelos), economia de energia e água e produto final concentrado. Este trabalho teve como objetivos estudar parâmetros para produção de lipase pelo fungo filamentoso Fusarium oxysporum em FES, seguido da caracterização enzimática, e posterior aplicação em reações de síntese. O cultivo microbiano procedeu-se durante 120h a 28°C, e a atividade enzimática quantificada pela hidrólise do palmitato de p-nitrofenila. Foram testados diferentes substratos para a produção enzimática, bem como adição de sais e óleos. O extrato bruto com maior atividade lipolítica (5,08 U/gss) foi obtido após 120h de fermentação em torta de crambe umedecida com tampão fosfato pH 7,0. O extrato enzimático bruto apresentou maior atividade à 40°C e em tampão fosfato pH 8,0; foi pouco estável em temperaturas acima de 37°C, porém manteve-se estável em amplo intervalo de pH. Em relação a solventes polares, foi estável em baixas concentrações destes; em solventes apolares a atividade foi aumentada para até 130%. Mostrou-se estável, ainda, em diferentes tensoativos. A hidrólise dos diferentes... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Lipases (EC 3.1.1.3) are enzymes that catalyze the hydrolysis of ester in aqueous system, or synthetic reactions when in non-aqueous system, which makes them interesting for many industries as wastewater treatment, food industry, and more recently, in the biofuels industry for biodiesel production by esterification and transesterification. These enzymes are usually produced by microorganisms by two types of fermentation: submerged or solid. The solidstate fermentation (SSF) offers interesting advantages as the low cost of substrates for microbial growth (bagasses, agroindustrial cakes or sharps), economy of energy and water and more concentrate final product. This study aimed to study parameters for lipase production by filamentous fungus Fusarium oxysporum in SSF, followed by enzymatic characterization, and subsequent application in synthesis reactions. The microbial cultivation proceeded for 120 hours at 28°C, and enzymatic activity measured by the hydrolysis of pnitrophenyl- palmitate. Different substrate were tested for the enzyme production, and addition of salts and oils. The crude extract with highest lipase activity (5.08 U/gds) was obtained after 120 hours of fermentation in cake crambe moistened by phosphate buffer pH 7.0. The crude enzyme extract showed higher activity at 40°C in phosphate buffer pH 8.0; and was unstable at temperatures above 37°C, but remained stable in a wide pH range. It was stable at low concentrations of polar solvents, however in non-polar solvents, the activity was increased up to 130%, and it was also stable in different surfactants. The hydrolysis of various substrates, both synthetic and natural, confirmed that it was a true lipase. The use of fermented solid in esterification reactions proved to be efficient, having high conversion rates (around 90%)... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Resumo: Catalisadores do tipo HPAs (heteropoliácidos) foram avaliados em reações catalíticas heterogêneas, por apresentarem um alto potencial catalítico. Desenvolveu-se um catalisador heterogêneo com PTA (ácido fosfotúngstico) suportado em SiO2, sendo avaliada a sua atividade catalítica para obtenção do estearato de metila. Os catalisadores foram desenvolvidos pela técnica da impregnação por excesso de solução, seguidos da caracterização das suas propriedades físico-químicas (FRX, DRX), morfológicas (MEV) texturais (BET), térmicas (TGA), além do estudo da viabilidade econômica para aplicação na indústria (TON, TOF). A força e a distribuição dos sítios ácidos dos catalisadores foram avaliadas a partir do processo de adsorção-dessorção da piridina com monitoramento por espectroscopia vibracional na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Utilizou-se a ferramenta do planejamento experimental para otimizar as condições de impregnação desses suportes com os HPAs e também para encontrar as melhores condições reacionais. A cromatografia foi utilizada para quantificar os ésteres obtidos nas reações e, pela análise no UV-VIS detectou-se se o catalisador heterogêneo estava sendo lixiviado durante as reações. As condições de impregnação foram estabelecidas em 0,5 g de PTA (ácido fosfotúngstico) para 5 g de suporte (SiO2), sob agitação de 150 rpm, durante 24 h, e utilizando 20 mL de HCl 0,1 Mol.L-1 como solvente, que foi o melhor entre os outros, além de ser uma solução altamente diluída e o composto não ser tóxico igual aos demais solventes ao meio ambiente. Constatou-se que a temperatura de calcinação (200 ºC) é um parâmetro importante para garantir que o PTA não seja degradado por conta da sua estabilidade térmica e que não ocorra a lixiviação durante a reação. Outro fator importante avaliado foi a capacidade de reutilização do catalisador e sua regeneração que foi de mais de 10 vezes. Na reação heterogênea com razão molar de 8:1 de Metanol (MetOH): Ácido Esteárico, a conversão obtida foi de 94 % em 2 h com 10 % de catalisador na temperatura de 80 ºC. O catalisador heterogêneo desenvolvido à base do PTA poderá ser empregado em substituição aos catalisadores homogêneos que são de difícil remoção do meio reacional.

Orientador: Glaucia M. Pastore / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-24T22:11:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vieira_MaricyMachadoCavalca_M.pdf: 5802177 bytes, checksum: 014612537c661979ffe674b602d70a08 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: Ésteres de ácidos graxos tem larga aplicação como emulsificantes em alimentos, cosméticos e produtos farmacêuticos. Além do seu efeito conservante, os ésteres podem ser utilizados como aromatizantes naturais na indústria alimentícia. Lipases são enzimas pertencentes a classe das Hidrolases que atua em ésteres de ácidos graxos e glicerol na interface óleo-água em um sistema insolúvel ou heterogêneo. Esta característica peculiar se deve ao fato de serem solúveis em água e atuarem em substratos insolúveis em água. O objetivo deste estudo foi verificar as condições ótimas de produção de ésteres em meio reacional aquoso e em solvente orgânico por lipase microbiana. Neste trabalho, foram selecionadas lipases de diferentes microrganismos para produção de ésteres. A lipase de Rhizopus sp FEA-LB-14 foi a enzima mais ativa para a produção de ésteres. As condições ideais para produção de ésteres de sacarose e ácido oléico foram com relação molar de 0,05mol/L:0,05mol/L, respectivamente em tampão acetato O,05M pH 5,6 à 40°C por um período de 96h, usando 4g/L de enzima bruta de Rhizopus sp. A mesma enzima mostrou melhor atividade para a produção de Butil Laurato, em solvente orgânico, frente a outros substratos. As condições ótimas de reação foram: relação molar de butanol e ácido láurico de 1: 1, em hexano, à temperatura de 50°C por 2 horas. A reação de esterificação entre glicerol e diferentes ácidos graxos foi examinada e verificou-se que a enzima esterifica o ácido láurico e glicerol com maior rendimento, produzindo mono, di e triglicerídeos / Abstract: Fatty acid esters are widely applied as emulsifiers in food, cosmetics and pharmaceutical products. Besides their activity in inhibiting microbial growth, these esters can be used as natural flavouring in the food industry. Lipases are enzymes classified as Hidrolases, that act on fatty acid esters and glycerol, at the oil - water in interface, insoluble or heterogeneous systems. This special characteristic is due to its solubility in water and its action on water insoluble substrates. The objective of this work was to verify the optimum conditions for ester production by microbial lipase in an aqueous system and in an organic solvent. In this work, lipases from different microorganisms were selected for ester production. Rhizopus sp. FEA-LB-14 lipase was the most active enzyme found for the production of esters. For oleic acid esters of sucrose, the best conditions for production were obtained with a sucrose: oleic acid molar ratio of: 0.05 Mol/L: 0.05 Mol/L in 0.05 M acetate buffer pH 5.6 at 40°C for 96 hours, using 4g/L Rhizopus sp crude enzyme. Butyllaurate ester was the product with the highest yield, obtained by a lipase catalysed esterification of different fatty acids and alcohol. The optimum reaction conditions were: 1: 1 molar ratio of butanol and lauric acid in hexane at 50° C for 2 hours. The esterification reaction between glycerol and different fatty acid was examined. It was verified that the enzyme gives the greatest yields by esterifying lauric acid and glycerol, producing, monoglyceride, diglyceride and triglyceride / Mestrado / Mestre em Ciência de Alimentos

Orientador: Prof. Dr. Fernando Wypych / Coorientador: Prof. Dr. Marcos Lúcio Corazza e Prof. Dr. Tapio Olavi Salmi / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPE. Defesa: Curitiba, 06/03/2015 / Inclui referências : f. 128-132 / Área de concentração: Engenharia e ciência de materiais / Resumo: A esterificação direta de matérias-primas de elevado teor de ácidos graxos livres pode ajudar a diversificar a matriz energética através da inserção de fontes oriundas da biomassa e assegurar fontes alternativas para a produção de produtos químicos de elevado valor agregado como intermediários químicos, aditivos, lubrificantes entre outros. Este trabalho esteve focado na cinética de esterificação de ácidos graxos com etanol, 1-butanol e 1-hexanol em presença de carboxilatos de zinco. Em torno de 60 experimentos envolvendo a cinética, com e sem catalisador, das reações foram realizados, gerando modelos cinéticos fundamentados na teoria para reações heterogêneas de Eley-Rideal e abordagens "quasi-homogenous". Os modelos apresentados foram capazes ajustar corretamente os dados experimentais em diferentes condições de reação (razão molar alcoóis/ácidos graxos, quantidade de catalisador e temperatura). Os coeficientes de adsorção, a constante de equilíbrio termodinâmico e cinética foram descritos pelos parâmetros inseridos nos modelos. A proposição de uma reação de pseudo-primeira ordem com relação a cada reagente, desprezando-se difusividade intrapartículas, foi proposta e adequou-se satisfatoriamente aos dados experimentais. Estes dados mostraram que a conversão no sentido da reação direta é elevada; sendo que o teor de água presente no início da reação não afeta, de forma significativa, as conversões. Tais conversões foram relativamente maiores quando empregado o 1-butanol e o 1-hexanol. O modelo de Eley-Rideal não foi adequado na descrição dos dados experimentais da esterificação com estes dois alcoóis. Evidências experimentais, como a formação de emulsões, e as medições da energia de tensão superficial sugerem que as propriedades surfactantes são um fator chave na descrição destas reações de esterificação. A adequação de um modelo pseudo-homogêneo, quando utilizado estes alcoóis de cadeia mais longa, evidencia que a adsorção dos ácidos graxos são menores que a unidade, tornando-se desprezível ou mesmo sendo compensada por outras interações. As conversões atingiram 94% em algumas condições e os ganhos catalíticos comparados aos brancos de reação chegaram a 40% em um tempo inferiora 90 minutos de reação. A termodinâmica teórica foi utlizada como pano de fundo na comparação entre os brancos de reação e catalisadas. Este catalisador apresentou um comportamento único dentre todos os outros catalisadores disponíveis para a esterificação, atuando como um catalisador pseudo-homogêneo durante a reção e sendo recuperado como qualquer outro catalisador heterogêneo no fim da reação. Além disto, também exibiu características hidrofóbicas e oleofílicas promovendo uma maior miscibilidade entre alcóois e fase oleosa. Dentre as principais contribuições para o estado-de-arte, destaca-se o levantamento de dados cinéticos para a esterificação de ácidos graxos de cadeia longa com etanol, 1- butanol e 1-hexanol e a apresentação de modelos cinéticos capazes de prever a conversão em presença de carboxilatos de zinco. O trabalho também evidenciou o duplo papel catalítico e surfatante dos carboxilatos lamelares de zinco, abrindo novas frentes de pesquisa para outras aplicações. Palavras-chave: esterificação, modelagem cinética, catálise homogênea, catálise heterogênea, compostos lamelares, carboxilatos de zinco, etanol, butanol, hexanol, ácido láurico, ácido oléico. / Abstract: Direct esterification of waste oil materials (high FFA contents) may help to improve the energy goals and afford alternative sources to food and chemical industry. This work was focused on kinetic esterification of fatty acids with ethanol, 1-butanol and 1- hexanol over zinc carboxylates. About 60 kinetic experiments were performed, with and without catalyst, yielding kinetic models, which were based on Eley-Rideal and quasi-homogenous approach. These models were able to predict conversions at different conditions (molar ratio alcohols/fatty acids, catalyst amount and temperature). The parameters were able to predict the adsorption, thermodynamics and rate determining coeficients. A pseudo-first order reaction with no diffusion limitations with both reactants was proposed. The experimental data showed that esters formation is high and the water content in the beginning of the esterication reactions did not play a significant role. The conversions reached 94% with some conditions and the catalytic gains compared to the blanks reached 40% in less than 90 minutes of reaction. Similar trends were observed to all fatty acids. Conversions were slight higher when employed 1-butanol and 1-hexanol. The heterogenous model wasn't able to describe conversions with such alcohols. There are evidence that surfactant properties is a key factor in the esterification kinetics. Thermodynamics of the reactions was used as a background to compare blanks and catalyzed conversions for the ethanolysis. This catalyst has shown a unic behavior, among all other catalysts available to esterification, acting likes a pseudohomogeneous catalyst during the reaction course and being recovered like a heterogenous catalyst in the end of the process. Besides, this catalyst has shown high hydrophobic and lyophilic behavior hence promoting better interaction between phases. The state of art was enhanced with kinetic data of the esterification of long chain fatty acids with etanol, 1-butanol and 1-hexanol. Moreover, the double role of zinc carboxylates (catalytic and surfactant) was pointed out suggesting new research in this field and the first steps toward a continuous process was done in this work. Keywords: esterification, kinetics modeling, heteregenous catalysis, homogeneous catalysis, lamellar compounds, zinc carboxylates, ethanol, butanol, hexanol, lauric acid, oleic acid.

Resumo: Em vista da realidade brasileira, a produção de biodiesel a partir de fontes vegetais está cada vez mais se tornando uma ótima alternativa como combustível. Para a produção deste tipo de combustível estão correlacionados fatores importantes, tais como, os econômicos, sociais, ambientais, entre outros. Um dos fatores ligado diretamente ao balanço econômico da produção do biodiesel é o consumo da glicerina produzida como co-produto. A transesterificação é o tipo de reação química para a produção do biodiesel, ao consumir os óleos vegetais, que são uma mistura de ésteres de ácidos graxos, produz cerca de 10% (v/v) do produto de glicerina. Muitos pesquisadores e empresários da área prevêem uma superoferta de glicerina no mercado devido às metas proposta pelo Programa Nacional de Produção e Uso de Biodiesel (PNPB). A Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP) estimou uma oferta no mercado de glicerina em um período de 30 anos de 25 milhões de toneladas. Contudo, muitos estudos científicos alinhados à necessidade do mercado industrial já tem mostrado sugestões para consumir toda essa glicerina. Uma das principais sugestões é a transformação da glicerina em insumos para fins industriais, por exemplo, como precursores na produção de polímeros, fármacos, aditivos para polímeros, etc. Nesse contexto, este trabalho teve como interesse modificar o glicerol pela reação de esterificação com o ácido acrílico para produzir um agente de reticulação para o poli(metacrilato de metila) (PMMA). O produto derivado da reação do glicerol e ácido acrílico (GA) foi caracterizado por espectroscopia na região do infravermelho e por espectrometria de ressonância nuclear magnética. Os métodos de caracterização revelaram uma mistura de produtos mono, di e tri esterificados. Para avaliar a possível aplicação do GA como agente de reticulação este foi polimerizado em massa via radical livre com metacrilato de metila. Foram preparadas diversas composições variando a concentração dos monômeros, além da homopolimerização do GA e do PMMA. Todos os polímeros apresentaram uma ótima aparência, sem segregação de fases, incolores e transparentes. Os polímeros foram avaliados frente ao teste de inchamento, grau de inchamento, calorimetria exploratória diferencial, análise termogravimétrica e propriedades mecânicas. Os resultados do teste e grau de inchamento apresentados pelos polímeros com a adição do agente GA mostraram evidência da formação das ligações cruzadas entre as cadeias poliméricas, características similares apresentadas aos polímeros com o agente de reticulação usual na indústria, dimetacrilato de etileno glicol (DMEG).

Orientador: Glaucia Maria Pastore / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-23T12:37:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carvalho_PatriciadeOliveira_D.pdf: 12925195 bytes, checksum: e29bd5a54910d5259b80811b0f34342f (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: O presente trabalho relata o estudo das reações de hidrólise e esterificação catalisadas por novas lipases microbianas isoladas no Laboratório de Bioquímica de Alimentos (FEA - UNICAMP), pertencentes ao gênero Rhizopus sp, Geotrichum sp, Aspergillus sp e Alcaligenes sp e a lipase comercial de Candida cylindracea visando o enriquecimento em ácidos graxos poliinsaturados (AGPI) o óleo de sardinha (Sardinella brasiliensis) e o óleo de fungo (Mucor sp). As lipases de Rhizopus sp (específica posicionalmente), Geotrichum sp (especificidade para ácidos graxos de cadeia longa com dupla ligação cis na posição 9) e Candida cylindracea (inespecífica posicionalmente), selecionadas para o estudo, promoveram aumento significativo nos níveis de ácido gama­linolênico (GLA) em óleo de Mucor sp e de ácido eicosapentaenóico (EP A) e docosahexaenóico (DHA) em óleo de sardinha. As frações de acilgliceróis e ácidos graxos livres resultantes da ação enzimática foram separados por cromatografia em camada delgada (CCD), quantificadas por cromatografia em camada delgada com detector de ionização de chama (CCD - DIC) e, analisadas quanto à composição em ácidos graxos por cromatografia à gas (CG). A lipase de Rhizopus sp nas condições ótimas de reação se mostrou a mais eficiente na reação de hidrólise entre as lipases testadas. Esta lipase hidrolisa mais eficientemente o substrato óleo de Mucor sp do que o óleo de sardinha. Após 8 horas de reação hidrolítica resultaram 18,5% de GLA em relação aos ácidos graxos totais da constituição do óleo de Mucor sp (óleo original contendo 11,4% de GLA). A lipase de Candida cylindracea demonstrou alta eficiência na catálise da hidrólise do óleo de sardinha. O nível de DHA foi duplicado após 16 horas de reação hidrolítica, enquanto que o nível de EP A mostrou um acréscimo de 35% em relação a quantidade presente nos acilgliceróis antes da hidrólise. A lipase de Geatrichum candidum demonstrou baixa atividade hidrolítica para os substratos analisados, entretanto alta capacidade da esterificação. A esterificação preferencial de ácidos graxos monoinsaturados (16:1 e 18:1) com n-butanol por esta enzima levou a um acréscimo de 3,4 vezes do conteúdo de GLA nos ácidos graxos não esterificados do óleo de Mucar sp em relação ao valor presente no tempo zero da esterificação. As lipases microbianas não apresentaram boa eficiência na reação de esterificação usando o álcool glicerol nas condições analisadas. Nos acilgliceróis formados (triacilglicerol, diacilglicerol e monoacilglicerol) separados por cromatografia em camada delgada e analisados por cromatografia à gás foram detectados quantidades insuficientes de AGPI para possibilitar o seu enriquecimento / Abstract: The present work reports the study of the hydrolysis and etherification reactions catalyzed by microorganism lipases, which were isolated at the "Laboratorio de Bioquímica de Alimentos - FEA - UNICAMP", belonging to Rhizopus sp, Geotrichum sp, Aspergillus sp and the commerciallipase Candida cylindracea. The aim was the enrichment of polyunsaturated fatty acids (PUF A) on sardine oil (Sardinella brasiliensis) and fungal oil from Mucor sp. The lipases of Rhizopus sp (1,3 - positional specificity), Geotrichum sp (specific for the long chain fatty acids with cis double link on position 9) and Candida cylindracea (unspecific positionally), chosen for the study, provided an expressive increase in the concentration of gamma-linolenic acid (GLA) on the fungal oil from Mucor sp and in the concentration of eicosapentaenoic (EPA) and docosahexaenoic (DHA) acids on sardine oil. The fractions of glycerides and free fatty acids, obtained from an enzymatic action, were separated by thin-layer chromatography (TLC), quantified by thin layer chromatography - flame ionization detector (TLC-FID) and had the fatty acids composition analyzed by gas chromatography (CG). The lipase from Rhizopus sp, in optimum reaction conditions, was found to be the most efficient for the hydrolysis reaction among all the lipases tested. This lipase hydrolyzes the substrate oil from Mucor sp much more efficiently than the sardine oil. After 8 hours of hydrolytical reaction, 18.5% of GLA were obtained, in relation to all the fatty acids that compose the oil from Mucor sp (original oil contains 11.4% of GLA). Candida cylindracea's lipase showed high efficiency for the hydrolysis catalysis of sardine oil. DHA's concentration was doubled after 16 hours of hydrolytical reaction while EPA's concentration increased 35 % in relation to the situation before the hydrolysis. Geatrichum candidum's lipase showed a low hydrolytical activity for the analyzed substrates, but a high etherification capability. This enzyme esterificated chiefly monounsaturated fatty acids with buthanol and GLA's concentration in the unesterificated fatty acids of the oil from Mucar sp increased 3.4 times if compared to the situation before the reaction. Microorganisms lipases were found to be less effective in the esterification, when glycerol was used at the analyzed conditions. In the formed glycerides (triglyceride, diglyceride e monoglyceride), which were separated by thin-layer chromatography and analyzed by gas chromatography, not a sufficient quantity of polyunsaturated fatty acids was found to make the enrichment possible / Doutorado / Doutor em Ciência de Alimentos

Orientador: Daniel Barrera-Arellano / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-28T11:40:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Facioli_NaraLucia_D.pdf: 42352647 bytes, checksum: e79cb63c13578f796f470a9771b0cd78 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: A esterificação (produção de ésteres metílicos e etílicos) da matéria saponificável do destilado de desodorização do óleo de soja (DDOS) é uma etapa importante para utilização deste resíduo, como matéria-prima, na produção de extratos ou concentrados de tocoferóis (Vit. E) e esteróis. Nesta pesquisa, foram otimizados três processos de esterificação da matéria saponificável do DDOS: 1- esterificação enzimática, utilizando álcool etílico comercial (96%) e Lipozyme'M(uma lipase imobilizada sn-1,3-específica do Mucor miehe/) como catalisador; 2- esterificação química ácida direta, usando álcool etílico anidro e ácido sulfúrico concentrado como catalisador e 3- saponificação/acidulaçãolesterificação com NaOH, H2SO4e álcool etílico. Para otimizar as condições de processo e se obterem as melhores taxas de conversão dos ácidos graxos (AG) em ésteres etílicos, preservando os tocoferóis, foi empregada a Metodologia de Superfície de Resposta, obtida através de um planejamento fatorial de 28 ordem. As condições ótimas de reação encontradas para a esterificação enzimática dos ácidos graxos livres (AGL) do DDOS foram: temperatura de 44 a 56°C; enzima de 12,6 a 17,4% e etanollAGL de 1,5 a 2,5:1, com taxas de conversão acima de 90%. As condições ótimas para a esterificação ácida direta dos AGL do DDOS foram: etanollAGL de 6,5 a 11,2:1, concentração de H2SO4de 0,9 a 1,5% e tempo de reação de 1,3 a 2,6 horas, com taxas de conversão acima de 94%. E para a esterificação dos ácidos graxos totais (AGT) do DDOS, as melhores condições de reação foram: a) saponificação: elação molar NaOH/AGT = 1,5:1, temperatura de 80°C e tempo de reação de 40 minutos; b) a acidulação da mistura foi realizada usando H2S04 com excesso molar de 50% sobre o total de sabões formados e c) as condições ótimas para a esterificação dos AGT foram as mesmas obtidas para a esterificação ácida direta, mas utilizando a variável, relação molar etanollAGT, obtendo-se taxas de conversão acima de 98%. Todas as variáveis estudadas têm efeito significativo sobre a taxa de conversão dos AG (p < 0,05). Os resultados mostraram excelente ajuste entre os modelos matemáticos e os resultados experimentais, nas diferentes condições estudadas, tornando estes modelos preditivos e estatisticamente significativos (p < 0,05). O processo 3 foi considerado o melhor, para esterificação do DDOS. Não foram observadas perdas significativas de tocoferóis durante os processos. / Abstract: The esterification of the soybean oil deodorizer distillate (SODD) saponifiable material is a very important step for the utilization of this residue from the refining oil industry, used as a raw material in tocopherol (Vit. E)and sterol extracts or concentrated production. In this research work, three esterification processes of the SODD unsaponifiable matter were optimized: 1- enzymatic esterification, using commercial ethyl alcohol (96%) and LipozymelM(an immobilized lipase sn-1,3 from Mucor miehel) as the catalyst; 2- direct acid esterification, using anhydrous ethyl alcohol and concentrated sulfuric acid as the catalyst and 3- saponification/acidulation/esterification with NaOH, H2SO4and ethyl alcohol. In order to determine the optima processes conditions to get the higher conversion rates of fatty acid (FA) to ethylic esters, preserving the tocopherols, the response surface methodology (RSM) in a 2nd order factorial planning was utilized to analyze the results. The optima reaction conditions achieved for the enzymatic esterification of SODD free fatty acid (FFA) were: temperature from 44 to 56°C; enzyme concentration from 12.6 to 17.4% and ethanol:FFA molar ratio from 1.5 to 2.5:1, with conversion rates up to 90%. The optima conditions for the direct acid esterification of SODD FFA were: ethanol:FFA from 6.4 to 11.2:1, H2SO4concentration from 0.9 to 1.5% and reaction time from 1.3 to 2.6 h, with conversion rates up to 94%. And for the esterification of total fatty acid (TFA) in SODD the best reaction conditions were: a) saponification: molar ratio NaOHITFA = 1.5/1, temperature of 80°C and reaction time of 40 minutes; b) the acidulation was done using 50% of molar excess H2SO4based on total soaps formed and c) the optima conditions for the esterification of TFA formed were the same for the direct acid esterification, but using the variable, molar relation ethanollTFA, with conversion rates up .to 98%. Ali variables studied had significant effect on the FA conversion (p<0.05). Results showed a good adjustment between mathematical models and experimental results obtained from the different conditions studied, making these models predictive and statistically significant (p<0.05). Process 3 was selected as the best to esterify SODD. No significant tocopherollosses were observed during these processes. / Doutorado / Doutor em Tecnologia de Alimentos

Orientador: Daniel Barrera Arellano / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-01T10:33:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Scavariello_ElieteMalfattiSerra_D.pdf: 27308985 bytes, checksum: 8156d5a51e597e8b0d52eb0fe2f3dbfd (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: A borra é o principal sub-produto da indústria de refino de óleos vegetais, e é formada durante a etapa de neutralização do refino químico de óleos brutos. Durante o refino químico do óleo de farelo de arroz, o y-orizanol, uma mistura de ésteres de ácido ferúlico com esterol ou álcoois triterpênicos, presente originalmente na matéria insaponificável do óleo bruto e que tem sido comercializado industrialmente devido as suas atividades como agente antioxidante e hipocolesterolêmico, transfere-se principalmente para a borra. Esta borra devido ao seu alto conteúdo de y-orizanol, reduzido valor econômico e grande disponibilidade, é uma excelente matéria-prima para obtenção de um concentrado de y-orizanof. Neste trabalho foram estudadas três diferentes rotas de processo para a borra de neutralização obtida industrialmente com etapa de degomagem: 1-acidulação / esterificação química, 2-saponificação / acidulaçãol esterificação química e 3-acidulação / esterificação enzimática, objetivando a transformação da matéria saponificável em ésteres etílicos e preservação do y-orizanot visando a obtenção de uma matéria-prima adequada para o processo de destilação molecular. Para a determinação da rota mais adequada, os processos foram otimizados utilizando a Metodologia de Superfície de Resposta obtida através do planejamento fatorial de 2° ordem. As condições ótimas para a reação de acidulação da borra de neutralização com ácido sulfúrico foram: temperatura 95°C, relação molar entre o ácido e o sabão de 0,74, obtendo-se um teor de y-orizanol na borra acidulada de 3,64% e um tempo de processo de 90 minutos ...Observação: O resumo, na íntegra poderá ser visualizado no texto completo da tese digital. / Abstract: Soapstock is the main by-product of the vegetable oil refining industry and is formed during the neutralfzation step in caustic refining of Grudeails. During caustic refining of rice bran oil, y-oryzanol, a mixture of ferulic acid esters of sterol and triterpenic alcohols, originally present in the unsaponifiable matter of crude oil and that has been industrially commercialized due to its activities as antioxidant and hypocholesterolemic agent, is transferred mainly to the soapstock. This soapstock, due to its high content of y-oryzanol, low economic value and great availability, is an excellent raw-material for the production of a y-oryzanol concentrate. In this research, 3 different process routes were studied: 1-acidulation / chemical esteriflcation, 2-saponification /acidulation / chemical sterification / 3-acidulation / enzymatic esterification, with the objective of transforming the saponifiable matter into ethyl esters and preserving y-oryzanol, aiming at producing a raw-material adequate for the process of molecular distillation ...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations. / Doutorado / Doutor em Tecnologia de Alimentos

Orientador : David Alexander Mitchell / Co-orientadores : Prof. Dr. Marcos Lúcio Corazza e Profª Drª Nádia Krieger / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ciências : Bioquímica. Defesa: Curitiba, 23/11/2015 / Inclui referências : f. 65-67 / Resumo: Na última década, o interesse pela produção de biodiesel catalisada por lipases tem aumentado consideravelmente. Uma das principais razões para isto deve-se à catálise enzimática representar uma alternativa "verde" à catálise química tradicionalmente empregada na indústria. Entretanto, embora a rota enzimática forneça produto de maior qualidade, em condições de reação mais amenas e ausência de reações laterais, sua implantação em escala industrial ainda é limitada pelos altos custos do biocatalisador. Recentemente, estratégias visando reduzir os custos de produção de biocatalisadores têm sido estudadas. Uma dessas estratégias é a produção de lipases por fermentação em estado sólido e a consecutiva aplicação destes sólidos fermentados diretamente ao meio reacional para catalisar reações de transesterificação ou esterificação. Outra estratégia para reduzir os custos na produção enzimática de biodiesel é realizar reações em sistemas livres de solventes, o que permite o uso de reatores menores e a redução do impacto ambiental e das etapas de extração e recuperação do biodiesel. Além disso, a utilização de matérias-primas residuais, como as borras ácidas, para a produção enzimática de biodiesel oferece possibilidade de reduzir significativamente o custo do processo, uma vez que a matéria-prima representa cerca de 70-85% do custo total de produção. O uso de sólido fermentado para a produção de ésteres do biodiesel a partir de ácidos graxos da borra do óleo de soja em sistema livre de solvente foi investigado recentemente, onde foi mostrado que cerca de 30% do meio reacional era sorvido pelo sólido fermentado e que este meio sorvido tinha composição diferente da encontrada para o meio de reação líquido. A composição dessa fase sorvida, que representa o microambiente da lipase no sólido, tem implicações diretas na modelagem cinética da reação. Assim, o objetivo deste trabalho foi desenvolver um modelo cinético combinado com o efeito de sorção para descrever a reação de esterificação de ácidos graxos da borra ácida do óleo de soja catalisada por sólido fermentado com atividade lipolítica em sistema livre de solvente. A sorção dos componentes do meio ao sólido fermentado seguiu uma isoterma de Langmuir multicomponente, enquanto a equação cinética foi expressa em termos de composição da fase sorvida. Com um único conjunto de parâmetros, foi possível encontrar bom ajuste do modelo aos dados experimentais obtidos nos estudos anteriores para três razões molares etanol:ácidos graxos (1:1, 1,5:1, 3:1), tanto para perfis de conversão quanto para composição nas fases líquida e sorvida. Além disso, foram construídos diagramas ternários experimentais de Equilíbrio Líquido-Líquido para o sistema "ácidos graxos + etanol + água + ésteres etílicos", e também foi feita a modelagem termodinâmica para este sistema. Este modelo termodinâmico pode ser usado, futuramente, para prever a separação das fases orgânica e aquosa no reservatório do sistema, permitindo o uso do modelo cinéticosorção para um sistema onde somente a fase orgânica do reservatório seja retornada ao leito fixo que contém o sólido fermentado. Com isso, o modelo poderá ser utilizado para realizar o escalonamento do processo de produção enzimática de biodiesel. Palavras-chave: biodiesel, Burkholderia cepacia, equilíbrio líquido-líquido, esterificação, lipase, sólido fermentado, modelagem cinética, modelagem termodinâmica / Abstract: Over last decade, interest on biodiesel production catalyzed by lipases has been increased. One of the most important reasons for this is because enzymatic catalysis represents a greener alternative to chemical catalysis used on industry traditionally. However, although enzymatic route yields higher quality product at mild conditions with no side reactions its implementation in large scale is limited yet by high biocatalyst costs. Recently, strategies aiming to reduce production costs of biocatalysts have been studied. One of these strategies is producing lipases by solid state fermentation and consecutively applying these fermented solids in reaction media to catalyze transesterification and esterification reactions. Other strategy to reduce enzymatic biodiesel production costs is performing reactions in solvent-free systems, which allows using smaller reactors and decreasing environmental impact and extraction and recovery steps. Furthermore, the use of cheaper feedstocks, as soapstocks, to enzymatic production of biodiesel offers possibility of reducing process cost significantly, since feedstocks represent around 70-85% of whole production cost. Using fermented solid to produce biodiesel esters from fatty acids from soybean soapstock acid oil has been investigated recently, and it was shown that up to 30% of the total mass of the reaction medium sorbed onto the fermented solids during the process and that this sorbed phase had a composition that was quite different from that of the bulk reaction medium. Composition of sorbed phase, which represents lipase microenvironment into fermented solid, has implications in modeling reaction kinetics. Therefore, the aim of this study was develop a combined sorption-kinetic model capable of describing the reaction profiles in the esterification of fatty acids from soybean soapstock acid oil catalyzed by fermented solid with lipolytic activity in a solvent-free system. The sorption of the medium components onto the fermented solids followed a multicomponent Langmuir isotherm, while the kinetic equation was expressed in terms of the composition of the sorbed phase. With a single set of parameters, the model adjusted well to the experimental results for three different ethanol to fatty acid molar ratios (1:1, 1.5:1 and 3:1), not only for the overall conversion profile, but also for the compositions of the bulk reaction medium and the sorbed phase. Moreover, experimental ternary diagrams of Liquid-Liquid Equilibrium of system "fatty acids + ethanol + water + ethyl esters" were constructed and also thermodynamic modeling was performed to this system. These data could be used further to predict separation of organic and aqueous phases in reaction reservoir, allowing the use of kinetic-sortion model to a system where only organic phase be recycled to the packed bed that contains fermented solid. From this perspective, model would be applied to guide scale-up of enzymatic biodiesel production. Keywords: biodiesel, Burkholderia cepacia, liquid-liquid equilibrium, esterification, lipase, fermented solid, kinetic modeling, thermodynamic modeling