OLIVEIRA, Ulisses Marcondes Freire de. Desenvolvimento de biocatalisadores utilizando lipases de Rhizomucor mihei (RML) imobilizada em suporte de quitosana e sua aplicação na síntese de ésteres butirato de metila e butirato de etila. 2012. 272 f. : Tese (doutorado) - Univerisdade Federal do Ceará, Doutorado em Biotecnologia da Rede Nordeste de Biotecnologia - RENORBIO, Fortaleza-CE, 2012. / Submitted by demia Maia (demiamlm@gmail.com) on 2016-05-30T14:39:42Z No. of bitstreams: 1 2012_tese_ umfoliveira.pdf: 5868740 bytes, checksum: fb87a06503cdae0af0e790f65341b983 (MD5) / Approved for entry into archive by demia Maia (demiamlm@gmail.com) on 2016-05-30T14:43:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_tese_ umfoliveira.pdf: 5868740 bytes, checksum: fb87a06503cdae0af0e790f65341b983 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-30T14:43:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_tese_ umfoliveira.pdf: 5868740 bytes, checksum: fb87a06503cdae0af0e790f65341b983 (MD5) Previous issue date: 2012 / Lipases (glycerol ester hydrolases, EC3.1.1.3) are versatile catalysts with broad and diverse possibilities of industrial applications. Its main application is essentially catalyze the hydrolysis of triglycerides. However, in micro-aqueous environments these enzymes have the ability to catalyze the reverse reaction of esterification. These enzymes do not require cofactors, have relatively low cost, are regioespecific, enantioselectives and may act on a broad range of temperature and pH. This work aimed to develop alternative technologies using enzymatic routes mediated by lipase from Rhizomucor miehei (RmL) immobilized on chitosan support in the presence of some classes of surfactants for the production of methyl butyrate and ethyl butyrate, two esters widely used in cosmetic and food industries. In this study two immobilization strategies were evaluated. In the first, the enzymes were immobilized in the presence of selected surfactants on chitosan supports previously activated with glutaraldehyde. In the second immobilization strategy, chitosan was crosslinked with glutaraldehyde after prior adsorption of the enzymes in the presence of surfactants. Among the immobilization procedures studied, the best results were achived when the enzyme was immobilized onto chitosan support in the presence of the surfactant sodium dodecyl sulphate SDS (0.23% m v-1) for 1 h at 4 ° C and 220 rpm, followed by crosslinking with 0.6% glutaraldehyde (v v-1) for 1 h at 25 ° C. In esterification experiments conducted with the best derivative, a detailed study of the parameters that affect the reaction rates were performed. The best yields were obtained when the reactions were conducted at 25 ° C, 6h and 150 rpm using n-heptane as a solvent. For methyl butyrate maximum esterification yield was 89% and for ethyl butyrate the maximum conversion observed was 92%. The results were comparable to yields observed when the esterification reactions were carried out with the commercial enzyme Lipozyme® and the soluble enzyme under the same reaction conditions. / Lipases (glicerol éster hidrolases, E.C.3.1.1.3) são catalisadores versáteis com amplas e diversificadas possibilidades de aplicação industrial. Sua principal aplicação é essencialmente catalisar a hidrólise de triglicerídeos. Entretanto, em ambientes micro-aquosos estas enzimas possuem a habilidade de catalisar a reação reversa de esterificação. Estas enzimas não requerem cofatores, possuem custo relativamente baixo, são regioespecíficas, enantiosseletivas, além de atuarem em uma larga faixa de temperatura e pH. Neste contexto, este trabalho teve por objetivo desenvolver tecnologias alternativas utilizando rotas enzimáticas mediadas por lipase de Rhizomucor miehei (RmL) imobilizada em suporte quitosana na presença de algumas classes de surfactantes para a produção de butirato de metila e butirato de etila, dois ésteres amplamente utilizados na indústria de cosméticos e de alimentos. Neste estudo, duas estratégias de imobilização foram avaliadas. Na primeira, a enzima foi imobilizada na presença dos surfactantes selecionados em suporte quitosana previamente reticulado com glutaraldeído. Na segunda estratégia de imobilização, o suporte utilizado foi reticulado com glutaraldeído após prévia adsorção da enzima na presença dos surfactantes. Dentre os procedimentos de imobilização estudados, os melhores resultados foram obtidos quando a enzima foi previamente adsorvida no suporte quitosana na presença do surfactante dodecil sulfato de sódio (0,23% m.v-1) por 1h a 4°C e 220 rpm, seguido de reticulação com glutaraldeído 0,6% (v.v-1) por 1h a 25°C. Nos ensaios de esterificação utilizando o melhor derivado obtido, foi efetuado um estudo detalhado dos parâmetros que afetam as taxas de conversão. Os melhores rendimentos foram obtidos quando as reações foram conduzidas a 25°C, 6h e 150 rpm utilizando n-heptano como solvente. Para o butirato de metila, o rendimento máximo de esterificação foi de 89% e para o butirato de etila a maior conversão observada foi de 92%. Os resultados obtidos foram comparáveis aos rendimentos de esterificação observados quando foi utilizada a enzima comercial Lipozyme® nas mesmas condições reacionais.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-08-15T04:11:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 347194.pdf: 2218454 bytes, checksum: f56f5cdb0571847ed43da1ed9fc4b13e (MD5) Previous issue date: 2017 / As lipases desempenham um papel muito importante nos processos tecnológicos em diversos segmentos industriais catalisando reações como hidrólise, esterificação e aminólise. A imobilização destas enzimas em suporte de baixo custo que permita aumentar sua estabilidade operacional e reutilização surge como uma grande vantagem econômica. Diante disso, esse trabalho explorou diferentes métodos de imobilização da lipase NS-40116 de Thermomyces lanuginosus em espuma flexível de poliuretano (PU) (adsorção física, ligação covalente/cruzada e aprisionamento in situ). A síntese do suporte polimérico foi realizada com poliol poliéter e tolueno diisocianato usando razão volumétrica de 5:3 (v/v). A caracterização dos imobilizados foi realizada por densidade aparente, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). A atividade enzimática foi medida por hidrólise utilizando p-NPP (p-nitrofenil-palmitato) como substrato. Este imobilizado foi avaliado em termos de estabilidade ao pH (7,0 e 9,0), temperatura (24, 50 e 60 ºC) e solvente (etanol e metanol) por 24 horas, além de estabilidade ao armazenamento (ambiente ou refrigerado) por 30 dias e determinação dos parâmetros cinéticos (Km e Vmáx). Os resultados mostraram que após 30 dias de armazenamento o imobilizado apresentou apenas uma redução de 20% de atividade catalítica. A enzima livre e os imobilizados foram aplicados na hidrólise de óleo de soja. Os imobilizados foram avaliados em sucessivos ciclos de reuso sendo que a enzima imobilizada por aprisionamento in situ apresentou atividade catalítica acima de 50% após 5 ciclos de reuso, mostrando a eficiência do processo de imobilização.<br> / Abstract : Lipases play a very important role in the technological processes in a range of industrial process, catalyzing reactions like hydrolysis, esterification and aminolysis. Enzyme immobilization using a low-cost support that allows to increase operational stability and reutilization arises a great economic advantage. In this way, this work explored different methods of Thermomyces lanuginosus lipase NS-40116 immobilization in flexible polyurethane foam (PU) (physical adsorption, covalent/crosslinking and entrapment). The synthesis of polymer was carried out with polyol polyether and toluene diisocyanate (TDI) by using volumetric ratio of 5:3 (v/v). PU support before and after immobilization process was characterized by apparent density, scanning electron microscopy (SEM) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). The enzymatic activity was measured by hydrolysis using p-NPP (p-nitrophenyl palmitate) as substrate. Also, PU support containing immobilized enzyme was evaluated in terms of stability at pH (7.0 and 9.0), temperature (24, 50 and 60 ºC) and solvent (ethanol and methanol) for 24 hours, and storage stability (ambient or refrigerated) for 30 days. The results showed that after 30 days of storage the immobilized showed only a reduction of 20% of catalytic activity. Free and immobilized enzyme were comparted in the hydrolysis of soybean oil, and immobilized enzyme by entrapment was evaluated in successive cycles of reuse showing a catalytic activity above 50% after 5 successive cycles of reuse, showing the immobilization process efficiency.

Lipases são enzimas que hidrolisam especificamente óleos e gorduras, podendo ser de grande interesse para vários segmentos industriais como têxtil, cosméticos, alimentícios e tratamento de efluentes com elevada carga de gordura. O objetivo do presente trabalho foi avaliar a produção de complexos enzimáticos lipolíticos produzidos por microrganismos isolados de um sistema de tratamento biológico de efluentes de um hotel, visando obter lipases com potencial para emprego em processos biotecnológicos. Para a seleção do microrganismo lipolítico foram utilizados 65 isolados bacterianos oriundos do efluente bruto e tratado da wetland e da caixa de gordura do restaurante do hotel. A produção de lipase foi testada em placa em meio de cultivo acrescido de azeite de oliva e rodamina B, incubados a 25°C e 30ºC por 24h-48h e as placas observadas sob luz UV 350 nm. Deste total de isolados, sete oriundos da wetland e 22 isolados da caixa de gordura foram positivos para lipase, pois apresentaram halos fluorescentes alaranjado. Os isolados foram testados novamente em placa, porém numa condição mais estressante em termos de nutrientes para induzir a utilização do azeite e assim selecionar as melhores produtoras de enzimas Desses, 12 isolados apresentaram atividade lipolítica e aquele que apresentou halo mais evidente e maior foi selecionado para ensaios com crescimento em cultura submersa em agitador orbital e biorreator em três substratos diferentes (azeite de oliva, óleo de semente de uva e óleo de canola) para a determinação da atividade enzimática. As bactérias lipolíticas identificadas bioquimicamente foram do gênero Enterobacter, Acinetobacter, Pseudomonas, Klebsiella e Burkholderia. Os ensaios em cultura submersa em biorreator nos três substratos avaliados apresentaram a máxima produção de lipase após 12 horas de cultivo; azeite de oliva 0,358 U/mL.min-1, óleo de semente de uva 0,352 U/mL.min-1 e óleo de canola 0,348 U/mL.min-1. Em cultivo submerso em agitador orbital, o meio de cultivo na presença de Tween 80, apresentou melhor atividade enzimática que o meio de cultivo sem a presença do emulsionante. A identificação molecular do isolado apresentou identidade com o gênero Acinetobacter baylyi. A análise por SDS-PAGE sugere uma lipase com massa molecular de 35 kDa. / Lipases are enzymes that specifically hydrolyze oils and fats and may be of great interest to various industrial segments such as textiles, cosmetics, food and effluent treatment with the high fat load. The aim of this work was to evaluate the production of lipolytic enzymatic complexes produced by microorganisms isolated from a biological treatment system of effluents of a hotel, aiming to obtain lipases with potential for use in biotechnological processes. To select the best lipolytic microorganism, we used 65 bacterial isolates, recovered from the raw and treated effluent of the wetland system and from the fat tank of the hotel restaurant. Lipase production was evaluated in culture medium supplemented with olive oil and rhodamine B, incubated at 25°C and 30°C for 24h-48h. The grown colonies were observed under UV light at 350 nm. Out of that, seven isolates from wetland and 22 isolated from the fat tank were positive for lipase as they exhibited orange fluorescent halos. The isolates were again seeded on medium with a stressful nutrient condition to induce the use of olive oil and thus select the best enzyme producers Of these, 12 isolates presented lipolytic activity, and the one that showed the most evident halo was selected for assays in submerged culture in an orbital shaker and bioreactor using three different substrates (olive oil, grape seed oil, and canola oil). The lipolytic bacteria identified were of the genus Enterobacter, Acinetobacter, Pseudomonas, Klebsiella, and Burkholderia. The assays run in the bioreactor showed the maximum lipase production after 12 hours of culture with the three substrates evaluated; 0,358 U/mL.min-1 in olive oil, 0,352 U/mL.min-1 grape seed oil, and 0.348 U/mL.min-1 canola oil. The results obtained in an orbital shaker showed better enzymatic activities in the presence of Tween 80 on the culture medium. The molecular identification showed identity with the genus Acinetobacter baylyi. Analysis by SDS-page suggests a lipase with a molecular mass of 35 kDa.

Estudos vem mostrando resultados promissores na utilização da tecnologia de ultrassom para a produção enzimática de biodiesel. Estes são atribuídos ao fenômeno de cavitação gerado pelo equipamento de ultrassom, o qual promove um aumento da miscibilidade entre os reagentes, melhorando a transferência de massa e a taxa da reação, proporcionando reações mais rápidas, bem como um menor consumo de reagentes. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi otimizar as condições da reação de transesterificação do óleo de soja para a produção de biodiesel, utilizando o conceito de combi-lipase em um reator enzimático assistido por ultrassom. Foram otimizadas as condições do sistema de ultrassom: amplitude (30-70 %), pulso (30-70 %) e tempo de pulso (5-15 s), através de um delineamento composto central rotacional (DCCR). Os parâmetros reacionais: concentração de biocatalisador (5, 15 e 25 % em relação a massa de óleo) e razão molar do substrato (3:1, 6:1 e 9:1) foram estudados, assim como a influência do uso do solvente terc-butanol e de um sistema de agitação combinado ao ultrassom, na conversão de ésteres etílicos. Avaliou-se também a eficiência do combi-lipase (75 % Novozym 435 + 10 % Lipozyme TL-IM and 15 % Lipozyme RM-IM) frente ao uso dos biocatalisadores individualmente. Obteve-se como condições ótimas para o sistema de ultrassom: 30 % de amplitude, 50 % de pulso e 15 s de tempo de pulso, 15 % de enzima em relação a massa de óleo e uma razão molar de 3:1 etanol:óleo de soja Os rendimentos de conversão de ésteres etílicos na ausência do solvente terc-butanol foram similares aos resultados obtidos na presença deste reagente, sugerindo que a tecnologia de ultrassom é capaz de eliminar a necessidade do uso de solventes em reações de transesterificação enzimática. Entretanto, o uso combinado de um sistema de agitação com o ultrassom, reduziu o rendimento da reação. Em relação às enzimas, o combi-lipase mostrou melhores resultados para a síntese enzimática de ésteres etílicos, do que o uso das enzimas individualmente. Utilizando as condições ótimas avaliadas neste estudo e o conceito de combi-lipase em um reator assistido por ultrassom, obteve-se uma conversão de ésteres etílicos de aproximadamente 75 % em 5 horas de reação. / Studies have been showing promising results for the use of ultrasonic technology in enzymatic production of biodiesel, which are attributed to the cavitation phenomenon generated by the ultrasound equipment, that promotes increased miscibility between the reactants, improving mass transfer and reaction rate, providing faster reactions as well as a lower consumption of reagents. The aim of this work was to optimize ultrasonic (amplitude, pulse and time pulse) and reaction (molar ratio and enzyme concentration) parameters, as well as the influence of solvent (tert-butanol) and ultrasound combined with mechanical stirring, on the transesterification of soybean oil catalyzed by combi-lipase biocatalyst. It was also evaluated the efficiency of the combi-lipase (75 % Novozym 435 + 10 % Lipozyme TL-IM and 15 % Lipozyme RM-IM), compared to individual lipases. The optimum conditions for transesterification reaction, were observed being: enzyme concentration, 15 % (by oil mass); ethanol:oil molar ratio, 3:1; ultrasonic amplitude 30 %, pulse, 30 % and time pulse, 15 s. The yields of conversion of ethyl esters with and without solvent were very similar, indicating that ultrasonic technology is able to supply the need of solvents in enzymatic transesterification reactions. The combined use of a mechanical stirring system with ultrasound, reduced the yields of conversion of this reaction, while the combi-lipase showed better results than the use of individual lipases for soybean oil transesterification. Using the optimum conditions evaluated in this study and the concept of combi-lipase in an ultrasonic-assisted batch reactor, led to conversions of ethyl esters of about 75% in 5 hours.

Neste trabalho, foi estudada a transesterificação enzimática do óleo de soja com álcool catalisada por lipase comercial imobilizada. Inicialmente foram investigados os efeitos da temperatura, do tipo de enzima (Novozym 435, Lipozyme RM-IM e Lipozyme TL-IM) e do tipo de álcool (etanol ou butanol) na síntese de biodiesel utilizando óleo de soja refinado. A melhor temperatura observada para as reações empregando Lipozyme TL IM e Lipozyme RM IM foi de 50C, enquanto que para a Novozym 435, a temperatura ótima foi de 70C. O maior teor em biodiesel (~60%) foi obtido na etanólise do óleo de soja a 70C utilizando Novozym 435 a 5% m/m. Também foi avaliada a síntese de biodiesel por via enzimática a partir da etanólise de óleos ácidos com índice de acidez (IA) (de 8,5, 54,4 e 93,7). A conversão do ácido graxo livre foi superior a 90% nas reações conduzidas com Novozym 435 nas reações com os três óleos ácidos testados. O teor em biodiesel foi próximo a 50% na etanólise do óleo de soja com índice de acidez de 8,5 empregando Lipozyme TL IM, porém para índices de acidez maiores este rendimento diminuiu. Para as reações conduzidas com Lipozyme RM-IM, o teor em biodiesel manteve-se em torno de 30% para todos os óleos ácidos investigados. A etanólise do óleo de soja refinado empregando reator de leito fixo em modo contínuo, a 50C, foi investigada variando a velocidade espacial dos reagentes (0,255 e 0,508 h-1), o tipo de lipase (Novozym 435, Lipozyme RM-IM e Lipozyme TL-IM) e a possibilidade de reuso do biocatalisador após lavagem com butanol. Na reação com Novozym 435, o teor em biodiesel foi de aproximadamente 50% e se manteve estável durante 4,5 h para as duas velocidades espaciais testadas. A lipase Lipozyme TL-IM apresentou teor em biodiesel maior do que o obtido nas reações com os outros biocatalisadores (~80%), porém não apresentou a mesma estabilidade. Foi observada uma queda significativa na produção de biodiesel nas reações empregando o reuso do biocatalisador / In this work, the enzymatic transesterification of soybean oil with alcohol catalyzed by commercial immobilized lipase was studied. Initially the effects of temperature, type of enzyme (Novozym 435, Lipozyme RM-IM and Lipozyme TL-IM) and the type of alcohol (ethanol or butanol) in the synthesis of biodiesel using refined soybean oil were investigated. The best temperature observed for reactions employed Lipozyme TL-IM and Lipozyme RM-IM was 50C, while that for Novozym 435, the optimal temperature was 70C. The major biodiesel content (~60%) was obtained in the ethanolysis of soybean oil at 70C using 5% (w/w) of Novozym 435. It was also evaluated the enzymatic synthesis of biodiesel from the ethanolysis of acid oils with acidity index (AI) (8,5, 54,4 and 93,7). The conversion of free fatty acid was higher than 90% in reactions conducted with Novozym 435 in reactions with the three acid oils tested. The biodiesel content was close to 50% in ethanolysis of soybean oil with acidity index of 8,5 employing Lipozyme TL-IM, however for higher acidity indexes this yield decreased. For the reactions conducted with Lipozyme RM-IM, the biodiesel content remained around 30% for all acid oils investigated. The ethanolysis of refined soybean oil employing fixed bed reactor in continuous mode at 50C was investigated by varying the space velocity of reagents (0,255 and 0,508 h-1), the type of lipase (Novozym 435, Lipozyme RM-IM and Lipozyme TL-IM) and the possibility of reuse of the biocatalyst after washing with butanol. In the reaction with Novozym 435, the biodiesel content was approximately 50% and remained stable during 4,5 h for the two space velocity tested. The lipase Lipozyme TL-IM presented biodiesel content higher than that obtained in reactions with other biocatalysts (~80 %), but did not show the same stability. It was observed a significant decrease in the biodiesel production in the reactions employing reuse of the biocatalyst

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. / Made available in DSpace on 2012-10-22T06:19:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 207869.pdf: 5392356 bytes, checksum: 94d7c73653b933665af371b087c905e1 (MD5) / Efluentes com elevados teores de gorduras e proteínas, como os gerados em frigoríficos, abatedouros, laticínios e indústrias de alimentos em geral, apresentam demanda química e biológica de oxigênio elevada. A digestão anaeróbia destes rejeitos é um processo lento, tendo como etapa limitante à liberação de ácidos graxos pelos microrganismos específicos com atividade lipolítica. Além disso, as gorduras podem solidificar-se a temperaturas mais baixas, causando prejuízos de ordem operacional tais como, a formação de escuma pelas camadas de lipídeos e de caminhos preferenciais no leito de lodo e arraste da biomassa, levando à perda da eficiência e até mesmo ao colapso do reator. Para contornar estes problemas, faz-se necessário o emprego de dispositivos para retenção de gorduras, como separadores água-óleo e flotadores. Estas técnicas estão sujeitas às falhas constantes associadas à variação temporal da carga de gordura e outros fatores de ordem operacional. Deste modo, para solucionar estes problemas e evitar os inconvenientes anteriormente citados, um pré-tratamento destes efluentes por meio da adição da enzima lipase vem sendo considerado como uma técnica bastante promissora para reduzir o tempo de retenção destes efluentes na digestão anaeróbia com conseqüente redução dos impactos ambientais. Objetivou-se neste trabalho, viabilizar tecnicamente a aplicação de um pré-tratamento enzimático para a remoção de gorduras dos resíduos gerados por indústrias de produtos avícolas. O enfoque foi baseado no uso de preparações de lipases disponíveis comercialmente. O trabalho experimental foi realizado em três etapas. Numa primeira etapa, o rejeito foi caracterizado segundo normas técnicas recomendadas, e os valores encontrados para os diversos componentes analisados, como índice de saponificação (IS) igual 188,60 mg KOH/g; teor de óleos e gorduras de 48,3 g/L e de demanda química de oxigênio de 3930 ppm, indicam que a composição química do efluente está dentro dos limites esperados. Em seguida, o rejeito foi submetido à hidrólise enzimática empregando diferentes preparações de lipases comerciais visando selecionar a enzima mais adequada considerando-se os fatores custo e eficiência. Nessa etapa foram testadas cinco preparações de lipases comerciais, duas de origem animal (pâncreas de porco-LPP e pancreatina-LKM) e três de fonte microbiana (Candida rugosa - LCR, Lipolase e Lipozyme). Dentre as lipases testadas, o desempenho mais eficiente foi demonstrado pela Lipozyme (Hidrólise = 20,4%), entretanto devido ao seu elevado custo o emprego desta preparação fica comprometido para este tipo de tratamento. Desta forma, selecionou-se para testes posteriores a lipase microbiana de Candida rugosa (LCR) e a preparação de lipase pancreática-LKM que apresentaram comportamentos satisfatórios atingindo porcentagem de hidrólise de 13,2% e 18,8%, respectivamente. Na segunda etapa, a metodologia de planejamento experimental foi utilizada para determinar os efeitos das seguintes variáveis: concentração de enzima (x1), concentração de agente emulsificante (x2), concentração de íons cálcio (x3) e ajuste do pH do efluente (x4), na porcentagem de hidrólise (Y) dos triglicerídeos presentes no efluente. Para cada preparação de lipase foi realizado um planejamento fatorial fracionário 24-1, sendo obtidos distintos comportamentos.

Made available in DSpace on 2014-08-13T14:50:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-02-21Bitstream added on 2014-08-13T17:59:52Z : No. of bitstreams: 1 000770999_20150131.pdf: 389351 bytes, checksum: ab69037e333c969a05d58e665aa43c42 (MD5) Bitstreams deleted on 2015-02-04T11:39:26Z: 000770999_20150131.pdf,Bitstream added on 2015-02-04T11:40:12Z : No. of bitstreams: 1 000770999.pdf: 1575829 bytes, checksum: 2b4a2636ff01a3c73e35ad3dbd44071a (MD5) / O presente estudo está dividido em cinco capítulos, o primeiro apresenta uma revisão bibliográfica sobre o uso de subprodutos agroindustriais vegetais como fonte de compostos bioativos e aplicações industriais de lipases. Os capítulos seguintes descrevem o estudo de matrizes vegetais para obtenção de lipases, bem como a aplicação das lipases mais promissoras em reações de hidrólise e síntese. As matrizes de laranja e manga foram as que apresentaram maior potencial, pois além da elevada atividade lipolítica são abundantes e possuem processos de produção e processamento bem estabelecidos. Pela primeira vez, foi constatada a presença de lipases em três subprodutos do processamento de suco de laranja denominadas casca, bagaço e frit e em três partes de manga denominadas casca, polpa e semente, as quais, apresentaram atividade em ampla faixa de pH desde o neutro (6-7) ao alcalino, elevada termoestabilidade e atividade em diferentes p-NP-ésteres, apresentando atividade de até 77,7 U/g para o extrato enzimático bruto do subproduto denominado frit de laranja e de 170 U/g para o extrato bruto de casca de manga. Todas as matrizes de laranja e de manga foram capazes de catalisar as reações de hidrólise e esterificação, sendo observado taxa de 58,5% de esterificação de ácido oleico para uma lipase obtida de manga. Cinco matrizes foram capazes de catalisar reações de alcoólise, sendo elas casca e polpa de manga em óleo de milho, polpa e semente de manga em óleo de soja e frit de laranja em óleo de soja / This study is divided into five chapters, the first presents a literature review on the use of agroindustrial byproducts plant as a source of bioactive compounds and industrial applications of lipases. The following chapters describe the study of vegetable matrices for obtaining lipases, as well as the most promising application of lipases for the hydrolysis and synthesis. The lipases of orange and mango showed the greatest potential, because besides the high lipase activity are abundant and have production processes and well established processing. For the first time, the presence of lipase was determined in byproducts of processing of orange juice called peel, core and frit and three parts of manga called peel, pulp and seed, which showed activity in a wide pH range from neutral (6-7) to alkaline thermostability and activity at different p-NP- esters. Having activity of up to 77.7 U/g for the raw byproduct enzyme extract called frit orange and 170 U/g for the raw enzyme extract from peel of mango. All arrays of orange and mango were able to catalyze the reactions of hydrolysis and esterification, observed the rate of 58.5% on the esterification of oleic acid by lipase obtained from mango. Five matrices were able to catalyze the alcoholysis reactions, peel and pulp mango in corn oil, mango seed and pulp in soybean oil and orange frit in soybean oil

Made available in DSpace on 2014-11-10T11:09:57Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-06-14Bitstream added on 2014-11-10T11:57:28Z : No. of bitstreams: 1 000790023.pdf: 1983228 bytes, checksum: 7f1cb9f69f9bbf6c229492b0c0c2180a (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Na biocatálise faz-se necessária a imobilização destas enzimas em suportes inertes ao meio reacional, a fim de reutilizar, estabilizar, purificar e muitas vezes melhorar a atividade enzimática, levando à uma hiperativação. O presente trabalho teve como objetivo principal utilizar técnicas de imobilização de enzimas sob diferentes suportes (iônicos, hidrofóbicos e covalentes) e aplicá-los na imobilização de distintas lipases para avaliar o efeito da imobilização na atividade, seletividade, estabilidade e purificação dessas proteínas. O Capítulo 1 do trabalho relata algumas técnicas de imobilização e pré-purificação das lipases brutas obtidas a partir do fungo Acremonium sp, no qual as enzimas pré-purificadas por ultrafiltração apresentaram maior atividade e rendimento de imobilização sob os suportes hidrofóbicos octil- e fenil-agarose. Essas enzimas imobilizadas foram hiperativadas na presença de 0,01 mol∙L-1 de NaCl e concentrações maiores desse sal causaram a diminuição da atividade enzimática. A atividade hidrolítica das lipases imobilizadas foi avaliada utilizando diferentes fontes de óleos vegetais, com maior atividade para enzima imobilizada do que a enzima solúvel em 40% dos óleos testados. No Capítulo 2 é apresentada a modificação química e caracterização da quitosana ativada com glicidol, epicloridrina e glutaraldeído para posterior aplicação como suporte para imobilização de lipases por ligação covalente, porém tal procedimento não foi possível devido à baixa área superficial do polímero (cerca de 4cm²·g-1) tanto para reagir com os agentes modificantes quanto para o carregamento proteico. A utilização da radiação do ultrassom na biotransesterificação do óleo de soja catalisada por lipases imobilizadas (TLL e L435) por interação hidrofóbica foi estudada no Capítulo 3, bem como o rendimento de produção total de ésteres dos óleos de soja, milho e girassol ... / In the biocatalysis is necessary their immobilization on inert supports for further reuse, stabilization, purification and hyperactivaction of the biocatalyst. This study aimed to immobilization of different lipases using different supports (ionic, hydrophobic and covalent) and to evaluate the activity, selectivity, stability and purification of these immobilized proteins. The chapter 1 of the work describes some techniques of immobilization and pre-purification of crude lipases from Acremonium sp by ultrafiltration showed higher activity and yield of immobilization on octyl- and phenyl-agarose. The activity of these immobilized enzymes was hyperactived by incubation at 0.01 m∙L-1 NaCl and higher concentrations of this salt was observed a decrease on the enzyme activity. The hydrolytic activity of the immobilized lipase was influenced by the vegetable oil source. In Chapter 2 we present the chemical modification and characterization of chitosan previously activated with glycidol, epichlorohydrin and glutaraldehyde for subsequent use as support for immobilization of lipases, but the low surface area of chitosan determined by BET (4 cm²∙g-1) negatively affected the immobilization process. The use of ultrasound radiation in biotransesterification of soybean oil catalyzed by immobilized lipases (TLL and L435) by hydrophobic interaction was studied in Chapter 3, and the yield of total production of esters by soybean, corn and sunflower oils. The soybean and corn oils showed highest transesterification and an increased ester production of 400 % obtained was when sonicated. The last chapter of this search presents the results obtained in the Instituto de Catálisis y Petroleoquímica de Madrid during the research stage, which focused on the improvement of the methods of immobilization of lipases and applications in the enantioselective hydrolysis and production of omega-3 from fish oil, with lipase B from Candida antarctica showing ...

A transferência de oxigênio é um fator limitante para grande parte dos cultivos em biorreatores que operam com organismos estritamente aeróbios devido à baixa solubilidade do oxigênio em meios de cultivo. A introdução de meios não convencionais, como polidimetilsiloxanos (PDMS), em biorreatores pode ser vista como uma melhoria para o ajuste desses processos. Este trabalho propõe uma investigação do emprego de polidimetilsiloxano fluido e emulsificado, usados como carreadores de oxigênio, em meios de cultivo na produção de lipases de Staphylococcus warneri EX17, cepa capaz de utilizar glicerol residual como substrato, visando melhorar a disponibilidade de oxigênio e aperfeiçoar a produtividade. Inicialmente, foram realizados estudos para selecionar o uso de glicerol residual, oriundo da síntese química de biodiesel como fonte de carbono. A atividade lipolítica foi semelhante com glicerol comercial e residual. Após a seleção do glicerol foram realizados experimentos em incubadora rotatória horizontal nas condições previamente otimizadas em trabalhos anteriores do grupo, adicionando PDMS. Dois tipos de PDMS foram testados, fluido e emulsificado. A produção de lipase foi significativamente maior no meio contendo PDMS. Assim, ferramentas de planejamento experimental, delineamento composto central (DCC) foram utilizadas para verificar a influencia do PDMS no coeficiente de transferência de oxigênio kLa em meio de cultivo produtor de lipase livre de células. O kLa aumentou significativamente no meio de cultivo contendo PDMS. Dois novos planejamentos foram desenhados, para otimizar a produção de lipase em meio de cultivo com células. Um para PDMS fluido e outro para PDMS emulsificado. No meio contendo PDMS fluido, a atividade lipolítica foi cinco vezes maior, enquanto que no meio contendo silicone emulsificado a atividade lipolítica foi três vezes maior. Este estudo demonstrou que a lipase de S. warneri EX17 pode ser produzida utilizando glicerol residual como fonte de carbono, e polidimetilsiloxanos como carreadores de oxigênio aumentando a transferência de oxigênio no meio e elevando a produção da enzima, que apresenta diversas possibilidades de aplicação, principalmente na indústria de alimentos. / The oxygen transfer is a limiting factor in many bioreactors cultivations, in which strictly aerobic organisms are grown due to the low solubility of oxygen in culture media. The introduction of unconventional media, such as polydimethylsiloxanes (PDMS) in bioreactors can be seen as a potential improvement for these processes. This work proposes an investigation of the use of polydimethylsiloxane in its two forms, fluid and emulsified, used as carriers of oxygen in culture media for the lipase production of Staphylococcus warneri EX17, strain capable of using glycerol as substrate, to improve the oxygen availability and improve enzyme productivity. Initially, studies were performed to select the use of residual glycerol, derived from the chemical synthesis of biodiesel as a source of carbon. The lipase activity was similar in both commercial and residual glycerol. Experiments were performed on orbital shaker, using conditions previously optimized in another work of the group, but with the addition of PDMS. Two types of PDMS were tested, the fluid and the emulsified. The lipase production was significantly higher in medium containing PDMS. Experimental design and central composite design (CCD) were used to evaluate the influence of PDMS on the oxygen transfer coefficient kLa in culture medium free of lipase-producing cells. The kLa increased significantly in the medium containing PDMS. Two new experimental plannings were designed to optimize the production of lipase in culture medium with cells. In the medium containing the PDMS fluid lipase activity was five times higher than medium without the oxygen carrier, while in the medium containing the emulsified silicone lipase activity was three times higher. This study showed that the lipase from S. warneri EX17 can be produced using residual glycerol as carbon source and that polydimethylsiloxanes works as interesting carrier of oxygen by increasing oxygen transfer rates, improving enzyme production, which has several possible applications, especially in the food industry.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-05-24Bitstream added on 2014-06-13T19:55:49Z : No. of bitstreams: 1 bergamasco_j_me_sjrp.pdf: 1750505 bytes, checksum: f53a3dd1c9a61bf9996d13230155bc6d (MD5) / O biodiesel (ésteres de ácidos graxos) tem sido produzido a partir da transesterificação direta de óleos ou de gorduras, em que triglicerídeos reagem com um álcool de cadeia curta (metanol ou etanol) na presença de um catalisador químico como, por exemplo, certos ácidos ou hidróxidos. Alternativamente, foi utilizada a via enzimática. Nesse caso, empregam-se enzimas lipases como catalisadores. Reações de transesterificação catalisadas por lipases têm se tornado cada vez mais atrativa, uma vez que o glicerol gerado na reação pode ser facilmente recuperado e a purificação de ésteres de acido graxo é simples. Todavia, as enzimas utilizadas como catalisadores possuem alto custo no mercado, dificuldade de recuperação e, além disso, estão sujeitas à inativação. Desse modo, uma maneira encontrada para superar alguns desses obstáculos é a imobilização das enzimas em um suporte sólido. A imobilização da enzima em uma matriz aumenta sua estabilidade química e térmica, reduz a sua inativação, e facilita a sua recuperação na reação. Microesferas de Poli (álcool vinilico) (PVA) com diferentes graus de cristalinidade foram usados como suportes sólidos para a imobilização da lipase de Rhizomucor miehei. Microsferas de PVA com estrutura amorfa (PVA4) imobilizaram 0,03 mg da enzima/ g de suporte, enquanto que microesferas com estrutura cristalina (PVA12) imobilizaram 0,024 mg/g e a de alta cristalinidade (PVA25) imobilizou 0,029 mg/g. A atividade enzimática das enzimas imobilizadas foi dependente do grau de cristalinidade das microesferas de PVA. O complexo Enzima-PVA4 apresentou uma atividade enzimática de (6,13 U/mg de enzima), o complexo Enzima-PVA12 apresentou uma atividade enzimática de (67,23 U/mg de enzima) e o complexo Enzima-PVA25 revelou uma alta atividade enzimática (149,15 U/mg de enzima). A atividade... / Biodiesel (fatty acid esters) is produced from the direct transesterification of oils or fats in which triglycerides react with a short chain alcohol (methanol or ethanol) in the presence of a chemical catalyst like acids or hydroxides. In the other hand, enzymatic route is used and, in this case, employing lipases as catalysts. Transesterification reactions catalyzed by lipases has become ever more attractive, since glycerol produced in the reaction can be easily recovered and purification of fatty acid esters is simple. One way to overcome these barriers by using free lipases is their immobilization on a solid support. The immobilized enzyme increases its chemical and thermal stability, reduces inactivation, improves handling and facilitates its recovery in the reaction. Microspheres of poly vinyl alcohol (PVA) with different degrees of crystallinity were then used as solid supports for immobilization of lipase from Rhizomucor miehei. PVA microspheres with amorphous structure (PVA4) immobilized 0,029 mg of enzyme/ g of support, while crystalline structure microspheres (PVA12) immobilized 0,024 mg/g and high crystallinity microspheres (PVA25) immobilized 0,03 mg/g. The enzymatic activity of the immobilized enzymes was dependent on the degree of crystallinity of PVA microspheres. The enzyme-PVA4 complex revealed an enzymatic activity of (6.13 U/mg of enzyme) while the Enzyme-PVA12 complex an enzymatic activity of (67.23 U/mg of enzyme) and Enzyme-PVA25 complex provided a high activity enzymatic (149.15 U/mg enzyme). The enzymatic activity of the lipase in its free form was also measured and, in this case, was found to be (11.6 U/mg enzyme). A synergistic effect was also observed for the complex Enzyme-PVA25 during the transesterification reaction. The yield of esters for complex Enzyme-PVA25 was 66.3% followed by Enzyme-PVA12 (40.7%)... (Complete abstract click electronic access below)