Lipases are enzymes that play fundamental roles in fat digestion and metabolism, and function at the interface formed between hydrophobic molecules and the surrounding aqueous environment. These interfacial interactions are thought to induce conformational changes in a "lid" region of the lipase, leading to a dramatic increase in activity. This thesis aims to provide insight into the interactions that govern lipase association with interfaces of di erent structural characteristics, and the possible conformational changes that arise as a function of these interactions. A multi-scale molecular simulation approach (combining atomistic and coarse-grained methods) was applied to study two different lipases with a range of interfaces, including "soft" biological surfaces and "hard" non-biological surfaces. Three major insights were gained from these studies. First, interactions of a small bacterial lipase (M37) with lipid interfaces resulted in substantial structural changes in a lid region, uncovering of the underlying active site. A mechanism of interfacial ac- tivation is proposed for this lipase. Second, the interaction of M37 with non-biological interfaces di er from lipid interfaces, leading to altered interfacial orientations with possible functional consequences. Third, the amino acid composition of the lid region of a yeast lipase (TLL) is shown to play crucial roles in lipase activation and structural stability.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-08-22Bitstream added on 2014-06-13T20:01:04Z : No. of bitstreams: 1 polizelli_pp_dr_sjrp.pdf: 1209113 bytes, checksum: 1d6aad308dc50932a92af306c514f479 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Uma nova lipase extraída de sementes oleaginosas de Pachira aquatica foi purificada por SDS-PAGE obtendo-se uma enzima com massa molecular de aproximadamente 55 kDa. Esta exibiu atividade máxima a 40°C e pH 8,0 e foi estável na faixa de 4 a 50°C e a pH 9.0 mostrando estabilidade em pH alcalino. A atividade enzimática aumentou na presença de Ca++ e Mg++, mas foi inibida por Hg++, Mn++, Zn++, Al+++ e por vários agentes oxidantes e redutores, principalmente DTT e β-mercaptoetanol. Na presença de solventes orgânicos a atividade foi estimulada por metanol. Os valores de KM e Vmax, foram 1,65 mM e 37,3 μmol.mL-1.min-1, respectivamente usando p-nitrofenil acetato como substrato. A enzima mostrou preferência por ácidos graxos de cadeias longas, mas demonstrou atividade contra uma grande faixa de substratos. O extrato enzimático bruto foi testado para a hidrólise de óleo de soja e resíduos de frigorífico avícola. A condição ideal é 40°C e pH no valor de 7,0-9,0 para óleo de soja e o resíduo, respectivamente. A enzima foi estável na presença de várias formulações de detergentes comerciais, mas instável na presença de H2O2. A lipase não foi eficiente em reduzir o tamanho médio de partículas de gordura; altas doses foram requeridas para obter-se uma redução de 13 % após 72 horas de tratamento. A atividade enzimática foi aumentada na presença do surfactante catiônico brometo de cetiltrimetilamonio (CTAB) e sais biliares, onde surfactantes aniônicos e não-iônicos mostraram efeito inibitório. A incubação da enzima com soluções aquosas de PEG 12.000, 8.000 e 200, ativou a lipase e a máxima ativação (61%) ocorreu com PEG 12.000. Este efeito pode ser devido à exposição de alguns resíduos hidrofóbicos localizados na vizinhança do sitio ativo ou por agregação enzimática. No processo de imobilização da lipase em esferas de alginato de cálcio... / A new lipase from seeds of Pachira aquatica was purified to homogeneity by SDSPAGE obtaining an enzyme with a molecular weight of approximately 55 kDa. The lipase exhibited maximum activity at 40°C and pH 8.0, and was stable at the range from 4 to 50°C and pH 9.0 showed good stability in the alkaline pH. The enzyme activity increased in the presence of Ca++ and Mg++, but was inhibited by Hg++, Mn++, Zn++, Al+++ and various oxidizing and reducing agents, mainly DTT and β-mercaptoethanol. In the presence of organic solvents its activity was stimulated by methanol. The values of KM and Vmax, were 1.65 mM and 37.3 μmol.mL-1.min-1, respectively using pnitrophenylacetate as substrate. The enzyme showed preference for esters of long chain fatty acids, but demonstrated significant activity against a wide range of substrates. The enzymatic extract was tested for the hydrolysis of soybean oil and wastewater from a poultry processing plant. It was determined that it should be carried out at a temperature of 40°C and an optimum pH 7.0-9.0 for soybean oil and poultry processing plant, respectively. The enzyme was stable in the presence of some commercial detergent formulations but unstable in the presence of H2O2. The lipase was not efficient in reducing average fat particle weight; high doses were required to obtain a reduction of 13% after 72 hours of treatment. The activity was enhanced by the cationic surfactant, CTAB and bile salts, whereas anionic and nonionic surfactants showed an inhibitory effect. Aqueous solutions of PEG, 12,000, 8,000 e 200, activated the lipase and maximum activation (61%) occurred in PEG 12,000. This effect on lipase that can be due to exposition of some hydrophobic residues located in the vicinity of the active site... (Complete abstract click electronic access below)

Orientador: Gustavo Orlando Bonilla Rodriguez / Banca: Maria de Lourdes Teixeira de Morais Polizeli / Banca: Valéria Marta Gomes de Lima / Banca: Roberto da Silva / Banca: Márcio José Tiera / Resumo: Uma nova lipase extraída de sementes oleaginosas de Pachira aquatica foi purificada por SDS-PAGE obtendo-se uma enzima com massa molecular de aproximadamente 55 kDa. Esta exibiu atividade máxima a 40°C e pH 8,0 e foi estável na faixa de 4 a 50°C e a pH 9.0 mostrando estabilidade em pH alcalino. A atividade enzimática aumentou na presença de Ca++ e Mg++, mas foi inibida por Hg++, Mn++, Zn++, Al+++ e por vários agentes oxidantes e redutores, principalmente DTT e β-mercaptoetanol. Na presença de solventes orgânicos a atividade foi estimulada por metanol. Os valores de KM e Vmax, foram 1,65 mM e 37,3 μmol.mL-1.min-1, respectivamente usando p-nitrofenil acetato como substrato. A enzima mostrou preferência por ácidos graxos de cadeias longas, mas demonstrou atividade contra uma grande faixa de substratos. O extrato enzimático bruto foi testado para a hidrólise de óleo de soja e resíduos de frigorífico avícola. A condição ideal é 40°C e pH no valor de 7,0-9,0 para óleo de soja e o resíduo, respectivamente. A enzima foi estável na presença de várias formulações de detergentes comerciais, mas instável na presença de H2O2. A lipase não foi eficiente em reduzir o tamanho médio de partículas de gordura; altas doses foram requeridas para obter-se uma redução de 13 % após 72 horas de tratamento. A atividade enzimática foi aumentada na presença do surfactante catiônico brometo de cetiltrimetilamonio (CTAB) e sais biliares, onde surfactantes aniônicos e não-iônicos mostraram efeito inibitório. A incubação da enzima com soluções aquosas de PEG 12.000, 8.000 e 200, ativou a lipase e a máxima ativação (61%) ocorreu com PEG 12.000. Este efeito pode ser devido à exposição de alguns resíduos hidrofóbicos localizados na vizinhança do sitio ativo ou por agregação enzimática. No processo de imobilização da lipase em esferas de alginato de cálcio... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: A new lipase from seeds of Pachira aquatica was purified to homogeneity by SDSPAGE obtaining an enzyme with a molecular weight of approximately 55 kDa. The lipase exhibited maximum activity at 40°C and pH 8.0, and was stable at the range from 4 to 50°C and pH 9.0 showed good stability in the alkaline pH. The enzyme activity increased in the presence of Ca++ and Mg++, but was inhibited by Hg++, Mn++, Zn++, Al+++ and various oxidizing and reducing agents, mainly DTT and β-mercaptoethanol. In the presence of organic solvents its activity was stimulated by methanol. The values of KM and Vmax, were 1.65 mM and 37.3 μmol.mL-1.min-1, respectively using pnitrophenylacetate as substrate. The enzyme showed preference for esters of long chain fatty acids, but demonstrated significant activity against a wide range of substrates. The enzymatic extract was tested for the hydrolysis of soybean oil and wastewater from a poultry processing plant. It was determined that it should be carried out at a temperature of 40°C and an optimum pH 7.0-9.0 for soybean oil and poultry processing plant, respectively. The enzyme was stable in the presence of some commercial detergent formulations but unstable in the presence of H2O2. The lipase was not efficient in reducing average fat particle weight; high doses were required to obtain a reduction of 13% after 72 hours of treatment. The activity was enhanced by the cationic surfactant, CTAB and bile salts, whereas anionic and nonionic surfactants showed an inhibitory effect. Aqueous solutions of PEG, 12,000, 8,000 e 200, activated the lipase and maximum activation (61%) occurred in PEG 12,000. This effect on lipase that can be due to exposition of some hydrophobic residues located in the vicinity of the active site... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

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.

L'utilisation de polymères biodégradables synthétiques connaît un grand essor depuis une dizaine d'années. Parmi ces polymères, les polyesters occupent une place privilégiée car ils sont biocompatibles : ils sont d'origine naturelle ou d'origine synthétique. Dans tous les cas, on peut les préparer par polymérisation par ouverture de cycle (ROP) à partir de lactones1. <br /> L'utilisation des lactones est parfois limitée à cause de leur faible polymérisabilité. Cette dernière est contournée par l'utilisation de systèmes catalytiques très réactifs souvent à base de métaux qui ne sont pas toujours compatibles avec une application en biologie (pharmacologie, environnement)2. Une approche pour pallier ce problème consiste à activer ‘chimiquement' ces monomères pour en tirer un avantage dans le processus de polymérisation. Le L-lacOCA est ainsi un analogue du L-lactide qui possède une fonction O-carboxyanhydride (OCA). Ce monomère est beaucoup plus réactif que la dilactone cyclique équivalente : il polymérise de façon contrôlée et vivante dans des conditions catalytiques plus douces3. <br /> Ce travail commence par une étude théorique de la ROP du L-lacOCA et du L-lactide catalysée par la 4-diméthylaminopyridine (DMAP) et en présence d'un alcool. Le mécanisme de la polymérisation ainsi révélé consiste en une activation basique de l'amorceur par la DMAP. Pour ce catalyseur, il y a mise en évidence pour la première fois d'un mode d'action bifonctionnel inusuel qui met en jeu une liaison hydrogène de faible énergie4.<br /> La deuxième partie du manuscrit décrit le développement de la ROP du L-lacOCA avec un systême catalytique alternatif écocompatible : la catalyse enzymatique. Jusqu'à maintenant, les enzymes réalisent difficilement la ROP du lactide. Avec deux lipases, la Novozyme 435 et la lipase PS, il a été possible d'obtenir du polylactide de haut poids moléculaire à partir du monomère activé. Dans le cas de la Novozyme 435, la polymérisation est contrôlée et possède un caractère vivant.<br /> Dans une dernière partie, nous avons essayé d'étendre le principe d'activation du motif OCA à d'autres monomères. Nous avons étudié la ROP des β-OCAs, les O-carboxyanhydrides à 6 chaînons qui pourraient donner accès aux polymères naturels comme le PHB. Trois monomères de ce type, le PivOCA, le MepOCA et le ButOCA ont été synthétisés. L'étude de leurs réactivités a mis en avant un problème de sélectivité entre les deux carbonyls du motif OCA lors d'une attaque nucléophile. A cause de réactions secondaires, les essais de ROP ont montré qu'il était difficile d'accéder proprement à des polyesters.<br />Références<br />1. Biopolymers, Wiley VCH, 2003, Vol. 3a-3b-4.<br />2. O. Dechy-Cabaret, B. Martin-Vaca, D. Bourissou, Chem. Rev., 2004 (104) 6147.<br />3. O. Thillaye du Boullay, E. Marchal, B. Martin-Vaca, F. P. Cossio and D. Bourissou., J. Am. Chem. Soc., 2006 (128) 16442.<br />4. C. Bonduelle, B. Martin-Vaca, F.P. Cossio, D. Bourissou, Chem. Eur. J., 2008 , 14, 5304.

Les flavonoïdes sont des composés poly-hydroxylés d'origine végétale, connus pour leurs vertus pour la santé. Afin d'obtenir des dérivés plus stables et solubles dans des formulations hydrophobes tout en conservant les activités biologiques des molécules d'origine, une solution consiste à acyler ces composés de manière régiosélective. Ceci peut être accompli en utilisant des lipases comme catalyseurs, en milieu organique. Grand nombre d'études expérimentales sur ces bioprocédés sont disponibles, mais aucune d'entre elles n'apporte d'explication, au niveau moléculaire, de la sélectivité de ces réactions d'acylation. Le but de cette étude est d'appliquer différents outils de simulation moléculaire pour mieux comprendre, au niveau moléculaire, les propriétés de sélectivité de l'acétylation de trois flavonoïdes (quercétine et ses dérivés glycosylés isoquercitrine et rutine), en utilisant les lipases CALB et PCL. D'abord, des simulations de docking ont été appliquées, afin d'obtenir les positions et les orientations les plus probables des flavonoïdes dans la cavité des lipases préalablement acétylées. Ensuite, des simulations de dynamique moléculaire ont été exécutées sur les complexes obtenus par docking, afin d'étudier stabilité structurale des complexes sur une période de temps et notamment la stabilité des interactions enzyme-substrats. Enfin, des simulations basées sur une approche de chimie quantique (DFT) ont été appliquées pour évaluer la réactivité chimique des flavonoïdes dockées dans les complexes. Les premières tendances observées aux cours des simulations ont présenté une bonne corrélation avec les résultats expérimentaux d'acétylation. Globalement, les résultats obtenus ont montré que la sélectivité de ces réactions dépend de l'orientation des substrats (flavonoïde et acétate) dans la cavité catalytique de la lipase, des interactions intermoléculaires stabilisant ces substrats et de la réactivité chimique intrinsèque des groupements OH des flavonoïdes se situant à proximité des résidus catalytiques.

Orientador: Luciana Francisco Fleuri / Resumo: O descarte de resíduos agroindustriais pode causar poluição e desperdício se feito de maneira incorreta. Uma solução viável econômica e ecologicamente é usá-los como meio de cultura para crescimento fúngico por fermentação em estado sólido (FES), visando à obtenção de enzimas de interesse. Nesse contexto, grãos de destilaria secos com solúveis (DDGS) são ótima opção para a produção de lipases devido à grande geração mundial e a sua composição. Lipases são enzimas versáteis que podem expressar atividade hidrolítica e de síntese. O uso de resíduos como substrato acarreta uma produção enzimática barata, contornando o problema de acesso a essas enzimas, que são comercializadas a altos preços por poucas empresas. Assim sendo, este trabalho objetivou cultivar fungos por FES em DDGS de sorgo e milho, visando à produção de lipases e à sua caracterização quanto à especificidade, regiosseletividade e massa molecular. Objetivou também aplicar essas enzimas em reações de hidrólise (almejando a biorremediação), esterificação e alcoólise (almejando a produção de biodiesel), assim como testar os produtos destas reações quanto às capacidades antioxidante, antimicrobiana e de influenciar a viabilidade celular, correlacionando-as com estrutura química. As fermentações fúngicas produziram lipases 1,3-específicas com afinidade predominante por ácidos graxos de cadeia longa (até 246,5 U/g) e com o extrato bruto contendo proteínas de massas moleculares entre 14,12 e 37,15 kDa. As lipases foram cap... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

Orientador: Luciana Francisco Fleuri / Resumo: O processamento agroindustrial brasileiro tem buscado converter cada vez mais seus resíduos em subprodutos. Neste contexto, o processamento de frutas se destaca devido à riqueza de composição das partes inicialmente consideradas resíduos, que podem incluir biomoléculas de elevado valor como enzimas e compostos bioativos. Dentre as enzimas estão as lipases que catalisam reações de hidrólise e síntese de glicerídeos e que possuem expectativas de crescimento de mercado promissoras devido à atual demanda por biocombustíveis e biorremediação. Nesse contexto, o presente trabalho avaliou os resíduos do processamento de laranja para suco e verificou que esses podem ser utilizados como fontes diretas de lipases. As lipases de laranja possuem elevada atividade em reações de hidrólise e síntese, em faixa de pH ácida a alcalina (6,0 a 8,0), termoestabilidade até 50°C e afinidade por substratos de diferentes tamanhos de cadeia (p-nPP, p-NPL e PNPB); podem ser concentradas por precipitação com sulfato de amônio e imobilizadas por adsorção; apresentam efeito sinérgico com lipases fúngicas e potencial para aplicação na biorremediação de resíduos de óleo de cozinha. Os resultados obtidos estão apresentados em 5 capítulos, sendo que o primeiro é composto pela revisão bibliográfica sobre o potencial dos resíduos gerados no processamento de frutas brasileiras como fontes de lipases e a inclusão desse processo no conceito de biorrefinarias; o segundo descreve a obtenção e caracter... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Brazilian agroindustrial processing has sought the maximum conversion of waste into byproducts. In this context, the fruit processing stands out due to the rich composition of the parts initially considered as residues, which may include high value biomolecules such as enzymes and bioactive compounds. Among the enzymes are lipases that catalyze reactions of hydrolysis and synthesis of glycerides and which have promising market growth expectations due to the current demand for biofuels and bioremediation. In this context, the present work evaluated the wastes from processing from orange to juice and found that these can be used as direct sources of lipases. Orange lipases have high activity in hydrolysis and synthesis reactions, ranging from acid to alkaline pH (6.0 to 8.0), thermostability up to 50 ° C and affinity for substrates of different chain sizes (p-nPP, P-NPL and PNPB); this can be concentrated by ammonium sulfate precipitation and immobilized by adsorption; and have a synergistic effect with fungal lipases and potential for application in bioremediation of cooking oil residues. The results obtained are presented in five chapters. The first one consists of the bibliographical review on the potential of the residues generated in the processing of Brazilian fruits as sources of lipases and the inclusion of this process in the concept of biorefineries; The second describes the obtaining and biochemical characterization of lipases obtained from orange residues of differe... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

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.

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.