As indústrias de alimentos têm procurado desenvolver novas tecnologias visando à obtenção de produtos mais saudáveis que possuam características sensoriais apreciadas pelo consumidor. Entre os produtos alimentícios, os óleos e gorduras podem ser destacados em função de sua importância nas características sensoriais. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi otimizar as condições reacionais e operacionais para reestruturação da gordura de leite por interesterificação enzimática com óleo de soja, empregando lipase de Rhizopus oryzae imobilizada em matriz híbrida orgânico-inorgânica sílica-álcool polivinílico (SiO2-PVA). Nas primeiras etapas do trabalho, o sistema imobilizado foi empregado na condução das reações em modo batelada em reator de tanque agitado, por 48 h. As condições reacionais que favoreceram a maximização do grau de interesterificação (GI), minimização do teor de ácidos graxos livres e obtenção de produto interesterificado com consistência na faixa ideal (200 a 800 g/cm2) foram: 65% de gordura de leite na mistura reacional, 500 unidades de atividade por grama de meio, 10% de umidade no derivado imobilizado e temperatura de reação de 45 ºC. Nessas condições, obteve-se um produto interesterificado com consistência de 385 gf/cm2. Em seguida, foram realizados testes de interesterificação da gordura de leite com óleo de soja em reator de tanque agitado operando em batelada com a adaptação de cesta (central ou lateral) no seu interior, para isolar o sistema imobilizado do contato com as partes mecânicas do agitador. A cesta na configuração central foi selecionada, uma vez que em 4h de reação permitiu a obtenção de um produto interesterificado com adequado valor de consistência (387 gf/cm2), mais elevado grau de interesterificação (8,01%) e mais baixo teor de ácidos graxos livres (4,61 %), além da maior facilidade no manuseio, se comparado à cesta lateral. Nos testes em reatores operando em modo contínuo, empregou-se a lipase de Rhizopus oryzae imobilizada em SiO2-PVA, por adsorção física. Foram efetuadas quatro reações em leito fixo, e avaliadas duas fontes comerciais distintas de gordura. A partir da interesterificação da gordura de leite oriunda de uma das marcas comerciais avaliadas, obteve-se um produto com consistência adequada (712,08 gf/cm2), em apenas 12 minutos. Finalmente, foram realizadas duas reações em leito fluidizado empregando-se a lipase comercial Novozym® 435 e a lipase de Rhizopus oryzae imobilizada em SiO2-PVA. Os resultados revelaram que a lipase de Rhizopus oryzae representa um biocatalisador com potencial para modificação da gordura de leite, uma vez que apresentou maior redução percentual (52,31 %) da consistência dos produtos em relação à mistura reacional, comparativamente aos resultados observados empregando-se Novozym® 435 (33,97 %) como biocatalisador. Os resultados obtidos foram satisfatórios e permitiram a determinação de condições de processo em diferentes tipos de biorreatores, contribuindo com o desenvolvimento de tecnologias nacionais de processos enzimáticos em escala industrial para a fabricação de produtos de interesse econômico e social. / The food industries have been interested to develop new technologies to obtain healthier products with sensory characteristics appreciated by the consumer. Among food products, oil and fat could be highlighted due to their importance in sensory characteristics. In this matter, the purpose of this study has been to optimize the reaction and operational conditions to restructure fat of milk by enzymatic interesterification with soybean oil, using immobilized lipase of Rhizopus oryzae in organic-inorganic polysiloxane-polyvinyl alcohol (SiO2-PVA) hybrid matrix. Firstly, the immobilized system has been used in the reactions on batch mode in stirred tank reactor for 48 hours. The reaction conditions that allowed the maximization of the interesterification degree, the minimization of the free fatty acids content and to have an interesterified product with the consistency in the target range (200 to 800 g/cm2) were: 65% milk fat in the reaction mixture, 500 units of activity per gram of medium, 10% humidity in the immobilized derivative and reaction temperature of 45 ºC. Under these conditions, an interesterified product with 385 gf/cm2 consistency was obtained. Following, tests of interesterification of milk fat with soybean oil were carried out in stirred tank reactor in batch mode and with a basket (central or lateral) inside the vessel aiming to isolate the immobilized system of the contact with mechanical parts of the mixer. The basket in the central configuration has been selected because, in 4 hours of reaction, it allowed to obtain an interesterified product with an adequate value of consistency (387.00 gf/cm2), the highest interesterification degree (8.01%) and the lowest free fatty acids content (4.61%), besides an easy handling compared to the lateral basket configuration. In tests on reactors operating in continuous mode, Rhizopus oryzae lipase immobilized by physical adsorption in SiO2-PVA was used. Four reactions have been performed in packed bed reactor, and two different commercial sources of fat have been evaluated. In the interesterification of milk fat of one of the commercial marks evaluated, a product with adequate consistency (712.08 gf/cm2) was obtained in just 12 minutes. Finally, two reactions in fluidized bed have been performed using the commercial lipase Novozym® 435 and Rhizopus oryzae lipase immobilized in SiO2-PVA. The results showed the Rhizopus oryzae lipase is a biocatalyst with potential for modification of milk fat, considering its use resulted in a higher percentual reduction (52.31 %) of the products consistency in relation to the reaction mixture, comparatively to the observed when Novozym® 435 (33.97 %) was used as biocatalyst. The obtained results were satisfactory and allowed the determination of process conditions in different kinds of bioreactors, besides to contribute to the development of national technologies of enzymatic processes in industrial scale for the manufacturing of products of economic and social interest.

Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito da interesterificação enzimática da gordura de leite com óleos de canola e castanha-do-pará nas propriedades do produto alimentício obtido, empregando lipase de Rhizopus oryzae imobilizada em sílica-álcool polivinílico (SiO2-PVA) como catalisador. Considerou-se desejável a obtenção de um produto que, ao incorporar parte dos ácidos graxos insaturados e essenciais presentes nos óleos, apresentasse boa espalhabilidade sob temperatura de refrigeração. Na primeira etapa as propriedades das matérias-primas foram determinadas aplicando técnicas oficiais de análise e verificou-se que todas apresentaram características de acordo com a legislação brasileira para uso em produtos alimentícios. Em seguida, foram testados dois métodos (adsorção física e ligação covalente) para efetuar a imobilização da lipase selecionada em SiO2-PVA e os resultados obtidos indicaram a adequação do procedimento de adsorção física. As condições otimizadas para conduzir as reações de interesterificação enzimática de blendas binárias de gordura de leite e óleo de canola, e de gordura de leite e óleo de castanha-do-pará, foram determinadas por planejamento composto central (CCD) constituído de 11 experimentos. A influência das variáveis temperatura (45-65?C) e teor de gordura no meio reacional (50-80%) foi avaliada simultaneamente, considerando como variáveis-resposta o grau de interesterificação (GI) e a consistência dos produtos. Modelos empíricos que possibilitaram a seleção de condições para obtenção de produtos interesterificados com satisfatória espalhabilidade (consistência entre 200 e 800 gf/cm²) foram compostos e confirmados para cada caso. Para a blenda gordura de leite e óleo de canola, as condições selecionadas corresponderam a um meio contendo 65% de gordura e 35% de óleo e incubado a 45°C por 12 h. Nessas condições foram obtidos produtos com consistência de 700 gf/cm². No caso da blenda gordura de leite e óleo de castanha-dopará, produtos interesterificados que atendem o parâmetro desejado (200-800 gf/cm²) foram obtidos empregando-se um meio contendo 50% de gordura e 50% do óleo, incubados a 45°C por 24 h. Reações de interesterificação de blendas ternárias de gordura de leite, óleo de canola e óleo de castanha-do-pará foram também efetuadas de acordo com um planejamento de misturas, constituído de 17 experimentos visando avaliar a influência da proporção de cada componente da blenda na consistência do produto interesterificado. Na faixa de variação investigada, o uso de blendas contendo 56% de gordura de leite, 22% de óleo de canola e 22% de óleo de castanha-do-pará incubadas por 3 h a 45°C resultou em produtos interesterificados com satisfatória consistência e plasticidade (634 gf/cm²). O desempenho das reações enzimáticas conduzidas sob aquecimento convencional e não convencional (irradiação de micro-ondas) foi ainda avaliado para as blendas binárias nas condições preditas pelo planejamento composto central, não sendo observada interferência das micro-ondas na atuação da enzima, obtendo-se produtos interesterificados com valores similares de consistência. Os dados obtidos sugerem que o processo de interesterificação enzimática catalisado pela lipase de Rhizopus oryzae imobilizada em SiO2-PVA foi eficaz para a modulação das características de plasticidade dos produtos obtidos empregando tanto misturas binárias como ternárias. / The objective of this work was to assess the effect of the enzymatic interesterification of milkfat with canola oil and Brazil nut oil on the properties of the resulting food product, using Rhizopus oryzae lipase immobilized on silica-polyvinyl alcohol (SiO2-PVA) as catalyst. The work was carried out considering as desirable to obtain a more spreadable product under domestic refrigerated conditions as well as enriched with unsaturated and essential fatty acids. Firstly, the properties of the raw materials were determined by applying official analysis techniques and results indicated that all raw materials were in agreement with the Brazilian legislation to food products. Then, two methodologies (physical adsorption and covalent binding) were tested for immobilizing the selected lipase on SiO2-PVA and physical adsorption was found to be the most suitable procedure. The optimized conditions to perform the enzymatic interesterification reactions of binary blends (milkfat and canola oil and milkfat and Brazil nut oil) were determined by central composite design (CCD), leading to a set of 11 runs. The influence of the variables, temperature (45-65°C) and the content of milk fat in the reaction medium (50-80%), was assessed simultaneously, taking the interesterification degree (ID) and consistency (10°C) as response variables. Empiric models were composed and confirmed for each case to establish conditions at which products with satisfactory spreadability (consistency in the range from 200 and 800 gf/cm²) can be obtained. For the milkfat and canola oil blend, the established conditions corresponded to a medium containing 65% of milk fat and 35% of oil, and lipase incubated at 45°C for 12 h. In these conditions, products with consistency of 700 gf/cm² were obtained. In the case of milkfat and Brazil nut oil blend, interesterified products with desirable parameter (200 and 800 gf/cm²) were obtained from reactions carried out with medium containing 50% of milk fat and 50% of oil, and lipase incubated at 45°C for 24 h. Interesterification reactions of ternary blends of milkfat, canola oil and Brazil nut oil were also carried out according to a mixture design with 17 runs to assess the influence of the mass proportion of each compound in the blend on the consistency of the interesterified products. In the range studied, the use of blends with 56% of milkfat, 22% of canola oil and 22% of Brazil nut oil and incubation at 45°C for 3 h resulted in products with satisfactory consistency and plasticity (634 gf/cm²). The performance of enzymatic reactions carried out under conventional and non-conventional (microwave irradiation) heating was also assessed for binary blends under the conditions predicted by the central composite design, and no interference of the microwave in the enzyme action was observed, resulting in interesterified products with similar values of consistency. The results obtained suggested that the process of enzymatic interesterification catalyzed by Rhizopus oryzae immobilized on SiO2-PVA was effective in modulating the plasticity properties of the products obtained using both binary and ternary blends.

As indústrias de alimentos têm procurado desenvolver novas tecnologias visando à obtenção de produtos mais saudáveis que possuam características sensoriais apreciadas pelo consumidor. Entre os produtos alimentícios, os óleos e gorduras podem ser destacados em função de sua importância nas características sensoriais. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi otimizar as condições reacionais e operacionais para reestruturação da gordura de leite por interesterificação enzimática com óleo de soja, empregando lipase de Rhizopus oryzae imobilizada em matriz híbrida orgânico-inorgânica sílica-álcool polivinílico (SiO2-PVA). Nas primeiras etapas do trabalho, o sistema imobilizado foi empregado na condução das reações em modo batelada em reator de tanque agitado, por 48 h. As condições reacionais que favoreceram a maximização do grau de interesterificação (GI), minimização do teor de ácidos graxos livres e obtenção de produto interesterificado com consistência na faixa ideal (200 a 800 g/cm2) foram: 65% de gordura de leite na mistura reacional, 500 unidades de atividade por grama de meio, 10% de umidade no derivado imobilizado e temperatura de reação de 45 ºC. Nessas condições, obteve-se um produto interesterificado com consistência de 385 gf/cm2. Em seguida, foram realizados testes de interesterificação da gordura de leite com óleo de soja em reator de tanque agitado operando em batelada com a adaptação de cesta (central ou lateral) no seu interior, para isolar o sistema imobilizado do contato com as partes mecânicas do agitador. A cesta na configuração central foi selecionada, uma vez que em 4h de reação permitiu a obtenção de um produto interesterificado com adequado valor de consistência (387 gf/cm2), mais elevado grau de interesterificação (8,01%) e mais baixo teor de ácidos graxos livres (4,61 %), além da maior facilidade no manuseio, se comparado à cesta lateral. Nos testes em reatores operando em modo contínuo, empregou-se a lipase de Rhizopus oryzae imobilizada em SiO2-PVA, por adsorção física. Foram efetuadas quatro reações em leito fixo, e avaliadas duas fontes comerciais distintas de gordura. A partir da interesterificação da gordura de leite oriunda de uma das marcas comerciais avaliadas, obteve-se um produto com consistência adequada (712,08 gf/cm2), em apenas 12 minutos. Finalmente, foram realizadas duas reações em leito fluidizado empregando-se a lipase comercial Novozym® 435 e a lipase de Rhizopus oryzae imobilizada em SiO2-PVA. Os resultados revelaram que a lipase de Rhizopus oryzae representa um biocatalisador com potencial para modificação da gordura de leite, uma vez que apresentou maior redução percentual (52,31 %) da consistência dos produtos em relação à mistura reacional, comparativamente aos resultados observados empregando-se Novozym® 435 (33,97 %) como biocatalisador. Os resultados obtidos foram satisfatórios e permitiram a determinação de condições de processo em diferentes tipos de biorreatores, contribuindo com o desenvolvimento de tecnologias nacionais de processos enzimáticos em escala industrial para a fabricação de produtos de interesse econômico e social. / The food industries have been interested to develop new technologies to obtain healthier products with sensory characteristics appreciated by the consumer. Among food products, oil and fat could be highlighted due to their importance in sensory characteristics. In this matter, the purpose of this study has been to optimize the reaction and operational conditions to restructure fat of milk by enzymatic interesterification with soybean oil, using immobilized lipase of Rhizopus oryzae in organic-inorganic polysiloxane-polyvinyl alcohol (SiO2-PVA) hybrid matrix. Firstly, the immobilized system has been used in the reactions on batch mode in stirred tank reactor for 48 hours. The reaction conditions that allowed the maximization of the interesterification degree, the minimization of the free fatty acids content and to have an interesterified product with the consistency in the target range (200 to 800 g/cm2) were: 65% milk fat in the reaction mixture, 500 units of activity per gram of medium, 10% humidity in the immobilized derivative and reaction temperature of 45 ºC. Under these conditions, an interesterified product with 385 gf/cm2 consistency was obtained. Following, tests of interesterification of milk fat with soybean oil were carried out in stirred tank reactor in batch mode and with a basket (central or lateral) inside the vessel aiming to isolate the immobilized system of the contact with mechanical parts of the mixer. The basket in the central configuration has been selected because, in 4 hours of reaction, it allowed to obtain an interesterified product with an adequate value of consistency (387.00 gf/cm2), the highest interesterification degree (8.01%) and the lowest free fatty acids content (4.61%), besides an easy handling compared to the lateral basket configuration. In tests on reactors operating in continuous mode, Rhizopus oryzae lipase immobilized by physical adsorption in SiO2-PVA was used. Four reactions have been performed in packed bed reactor, and two different commercial sources of fat have been evaluated. In the interesterification of milk fat of one of the commercial marks evaluated, a product with adequate consistency (712.08 gf/cm2) was obtained in just 12 minutes. Finally, two reactions in fluidized bed have been performed using the commercial lipase Novozym® 435 and Rhizopus oryzae lipase immobilized in SiO2-PVA. The results showed the Rhizopus oryzae lipase is a biocatalyst with potential for modification of milk fat, considering its use resulted in a higher percentual reduction (52.31 %) of the products consistency in relation to the reaction mixture, comparatively to the observed when Novozym® 435 (33.97 %) was used as biocatalyst. The obtained results were satisfactory and allowed the determination of process conditions in different kinds of bioreactors, besides to contribute to the development of national technologies of enzymatic processes in industrial scale for the manufacturing of products of economic and social interest.

A poluição relacionada a metais pesados tem recebido uma atenção especial devido a sua alta toxicidade, não biodegradabilidade e tendência de acumular-se na cadeia alimentar. Apesar disso, metais pesados também são considerados recursos valiosos, portanto a sua remoção em conjunto com a sua recuperação torna-se ainda mais importante. Este caso aplica-se aos rejeitos de mineração de cobre, os quais oferecem a possibilidade de recuperação do metal e de sua contenção de maneira segura do meio ambiente. Tais rejeitos se caracterizam por ocuparem enormes áreas inundadas e abrigarem soluções diluídas de cobre (II), porém, muitas vezes, acima dos limites seguros. Diversos processos tradicionais de tratamento mostram-se disponíveis para remover o cobre de tais soluções, no entanto, em certas aplicações eles podem ser ineficientes ou muito onerosos. Nesse contexto, a biossorção é uma alternativa interessante. Nesse processo, certos microrganismos, como fungos, bactérias e algas, ligam-se passivamente ao cobre na forma íons ou outras moléculas em soluções. No presente trabalho foi avaliado o potencial de biossorção de íons cobre (II) pela biomassa do fungo Rhizopus microsporus, coletado e isolado da área de rejeitos da Mina do Sossego, na região norte do Brasil. Isotermas de biossorção foram determinadas experimentalmente em bateladas sob temperatura de 25°C, agitação de 150 rpm, concentração de biomassa de 2,0 a 2,5 g/L e tempo de contato mínimo de 4 horas. O pH mostrou ser um fator importante no equilíbrio da biossorção, sendo o valor máximo da capacidade de biossorção de 33,12 mg de cobre / g biomassa encontrado em pH 6. Valores sucessivamente menores são encontrados pela acidificação da solução, sendo o pH 1 considerado adequado para o processo de dessorção, correspondendo a uma capacidade de biossorção de 1,95 mg/g. Modelos de adsorção de Langmuir e de Freundlich ajustaram-se adequadamente às isotermas tanto com pH controlado quanto não controlado. Foi constatado que a troca iônica é um dos mecanismos envolvidos na biossorção do cobre com Rhizopus microsporus. Tanto o modelo de pseudo-primeira ordem quanto o de pseudo-segunda ordem ajustaram-se aos dados cinéticos da biossorção, sendo que o equilíbrio ocorre em aproximadamente 4 horas. A biomassa conservou a capacidade de biossorção ao operar repetidamente em três ciclos de sorção-dessorção. A biomassa viável e a morta não apresentaram diferença estatisticamente significativa na capacidade de biossorção. / Heavy metal pollution has been receiving a special attention because of the high toxicity of these metals, by their non-biodegradability and by their tendency to accumulate throughout the food chain. Nevertheless, heavy metals are also considered valuable resources, hence their recovery and recycle assumes even greater significance. This is the case of copper mining tailings, which offer the possibility of metal recovery while it must be safely contained from the environment. These wastes are characterized by occupying huge flooded areas with very dilute copper (II) solutions, however, in many cases above safe limits. Various traditional treatment methods are available to remove copper from such solutions; however, for certain applications they may be either ineffective or too costly. In this context, biosorption becomes an interesting alternative. In this process, certain microorganisms such as fungi, bacteria and algae, passively bind to the copper ion or other molecules in solution. In the present study the biosorption potential of copper (II) by the fungal biomass of Rhizopus microsporus, collected and isolated from the tailings area of Sossego mine, located in the northern region of Brazil, has been evaluated. Biosorption isotherms have been experimentally determined by batch experiments at a temperature of 25C, agitation speed of 150 rpm, biosorbent concentration in the range of 2.0 to 2.5 mg/L, and contact time of at least 4 hours. The pH has been found to be a determining factor for the sorption equilibrium, a maximum sorption capacity of 33.12 mg copper / g biomass being found at pH 6. Successively smaller values have been found by the acidification of the solution. A pH value of 1 has been considered adequate for the desorption process, which correspond to a biosorption capacity of 1,95 mg/g. Both Langmuir and Freundlich adsorption models fitted well to equilibrium data using both pH methodologies, however the determination coefficient is slightly higher for the former model. It has been found that ion exchange is one of the mechanisms involved in copper (II) biosorption by Rhizopus microsporus. Both pseudo-first and pseudo-second order models have fitted well to biosorption kinetic data. Equilibrium approaches within approximately 4 hours. The biosorbent has proved to maintain its sorption efficiency after three regeneration cycles. Viable and dead biomasses have not exhibited statistically significant difference in sorption behavior.

Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito da interesterificação enzimática da gordura de leite com óleos de canola e castanha-do-pará nas propriedades do produto alimentício obtido, empregando lipase de Rhizopus oryzae imobilizada em sílica-álcool polivinílico (SiO2-PVA) como catalisador. Considerou-se desejável a obtenção de um produto que, ao incorporar parte dos ácidos graxos insaturados e essenciais presentes nos óleos, apresentasse boa espalhabilidade sob temperatura de refrigeração. Na primeira etapa as propriedades das matérias-primas foram determinadas aplicando técnicas oficiais de análise e verificou-se que todas apresentaram características de acordo com a legislação brasileira para uso em produtos alimentícios. Em seguida, foram testados dois métodos (adsorção física e ligação covalente) para efetuar a imobilização da lipase selecionada em SiO2-PVA e os resultados obtidos indicaram a adequação do procedimento de adsorção física. As condições otimizadas para conduzir as reações de interesterificação enzimática de blendas binárias de gordura de leite e óleo de canola, e de gordura de leite e óleo de castanha-do-pará, foram determinadas por planejamento composto central (CCD) constituído de 11 experimentos. A influência das variáveis temperatura (45-65?C) e teor de gordura no meio reacional (50-80%) foi avaliada simultaneamente, considerando como variáveis-resposta o grau de interesterificação (GI) e a consistência dos produtos. Modelos empíricos que possibilitaram a seleção de condições para obtenção de produtos interesterificados com satisfatória espalhabilidade (consistência entre 200 e 800 gf/cm²) foram compostos e confirmados para cada caso. Para a blenda gordura de leite e óleo de canola, as condições selecionadas corresponderam a um meio contendo 65% de gordura e 35% de óleo e incubado a 45°C por 12 h. Nessas condições foram obtidos produtos com consistência de 700 gf/cm². No caso da blenda gordura de leite e óleo de castanha-dopará, produtos interesterificados que atendem o parâmetro desejado (200-800 gf/cm²) foram obtidos empregando-se um meio contendo 50% de gordura e 50% do óleo, incubados a 45°C por 24 h. Reações de interesterificação de blendas ternárias de gordura de leite, óleo de canola e óleo de castanha-do-pará foram também efetuadas de acordo com um planejamento de misturas, constituído de 17 experimentos visando avaliar a influência da proporção de cada componente da blenda na consistência do produto interesterificado. Na faixa de variação investigada, o uso de blendas contendo 56% de gordura de leite, 22% de óleo de canola e 22% de óleo de castanha-do-pará incubadas por 3 h a 45°C resultou em produtos interesterificados com satisfatória consistência e plasticidade (634 gf/cm²). O desempenho das reações enzimáticas conduzidas sob aquecimento convencional e não convencional (irradiação de micro-ondas) foi ainda avaliado para as blendas binárias nas condições preditas pelo planejamento composto central, não sendo observada interferência das micro-ondas na atuação da enzima, obtendo-se produtos interesterificados com valores similares de consistência. Os dados obtidos sugerem que o processo de interesterificação enzimática catalisado pela lipase de Rhizopus oryzae imobilizada em SiO2-PVA foi eficaz para a modulação das características de plasticidade dos produtos obtidos empregando tanto misturas binárias como ternárias. / The objective of this work was to assess the effect of the enzymatic interesterification of milkfat with canola oil and Brazil nut oil on the properties of the resulting food product, using Rhizopus oryzae lipase immobilized on silica-polyvinyl alcohol (SiO2-PVA) as catalyst. The work was carried out considering as desirable to obtain a more spreadable product under domestic refrigerated conditions as well as enriched with unsaturated and essential fatty acids. Firstly, the properties of the raw materials were determined by applying official analysis techniques and results indicated that all raw materials were in agreement with the Brazilian legislation to food products. Then, two methodologies (physical adsorption and covalent binding) were tested for immobilizing the selected lipase on SiO2-PVA and physical adsorption was found to be the most suitable procedure. The optimized conditions to perform the enzymatic interesterification reactions of binary blends (milkfat and canola oil and milkfat and Brazil nut oil) were determined by central composite design (CCD), leading to a set of 11 runs. The influence of the variables, temperature (45-65°C) and the content of milk fat in the reaction medium (50-80%), was assessed simultaneously, taking the interesterification degree (ID) and consistency (10°C) as response variables. Empiric models were composed and confirmed for each case to establish conditions at which products with satisfactory spreadability (consistency in the range from 200 and 800 gf/cm²) can be obtained. For the milkfat and canola oil blend, the established conditions corresponded to a medium containing 65% of milk fat and 35% of oil, and lipase incubated at 45°C for 12 h. In these conditions, products with consistency of 700 gf/cm² were obtained. In the case of milkfat and Brazil nut oil blend, interesterified products with desirable parameter (200 and 800 gf/cm²) were obtained from reactions carried out with medium containing 50% of milk fat and 50% of oil, and lipase incubated at 45°C for 24 h. Interesterification reactions of ternary blends of milkfat, canola oil and Brazil nut oil were also carried out according to a mixture design with 17 runs to assess the influence of the mass proportion of each compound in the blend on the consistency of the interesterified products. In the range studied, the use of blends with 56% of milkfat, 22% of canola oil and 22% of Brazil nut oil and incubation at 45°C for 3 h resulted in products with satisfactory consistency and plasticity (634 gf/cm²). The performance of enzymatic reactions carried out under conventional and non-conventional (microwave irradiation) heating was also assessed for binary blends under the conditions predicted by the central composite design, and no interference of the microwave in the enzyme action was observed, resulting in interesterified products with similar values of consistency. The results obtained suggested that the process of enzymatic interesterification catalyzed by Rhizopus oryzae immobilized on SiO2-PVA was effective in modulating the plasticity properties of the products obtained using both binary and ternary blends.

O presente trabalho teve como objetivo investigar o efeito do dibenzotiofeno DBT (derivado do petróleo) no crescimento e na morfologia de Rhizopus arrhizus UCP 402. Com o aumento da utilização de combustíveis fósseis por vários países industrializados, um sério problema ambiental se agrava devido à qualidade das reservas do petróleo, tendo em vista a quantidade de enxofre, e conseqüentemente, maior toxicidade para o meio ambiente. Por sua vez, o dibenzotiofeno (DBT) é um composto organossulfurado heterocíclico presente no óleo diesel, sendo considerado um combustível que causa grandes problemas ambientais. A utilização do DBT por R. arrhizus UCP 402 foi avaliada a partir de diferentes concentrações desse composto, observando-se os efeitos na cinética de crescimento e morfologia do fungo, na produção de quitina e quitosana, como também na formação de metabólitos tóxicos. Os resultados obtidos indicam que R. arrhizus apresenta habilidade para crescer nas diferentes concentrações do composto, porém apenas, em co-metabolismo, isto é, na presença de glicose. Observou-se uma variação no teor de proteínas totais, em quitina e quitina pela ação do DBT. A microscopia ótica evidenciou variações na morfologia de R. arrhizus, causando também alterações no padrão de ramificação das hifas. Os produtos do metabolismo do DBT indicam que ocorreu degradação do composto por R. arrhizus, cujos metabólitos apresentaram uma acentuada inibição da germinação de Repolho das 4 estações (Brassica oleracea var. capitata). Os estudos realizados demonstram um grande potencial biotecnológico de R. arrhizus no processo de degradação de DBT, podendo ser empregado no futuro em processos de biorremediação / The present work had as objective investigate the effect of dibenzotiofene - DBT (derived from oil) in the growth and morphology of Rhizopus arrhizus UCP 402. Had the increase of the use of the fossil fuels used for some industrialized countries, a serious environment problem aggravates due to quality of the reserves of the oil, in view of the amount of sulphur, and consequently, greater toxicity for the environment. In turn, the dibenzothiofene (DBT) is a composition heterociclic organossulfurated in the oil diesel, being considered a great fuel that cause ambient problems. The use of the DBT for R. arrhizus UCP 402 was evaluated from different concentrations of this composition, having observed itself the effect in kinetic of growth and the morphology, in the production of quitina and quitosana, as well as in the formation of toxic methabolits. The gotten results had indicated that R. arrhizus presents ability to grow in the different concentrations of the composition, however only, in co-metabolism, that is, in the glucose presence. A variation in the total protein text, quitina and quitosana for the action of the DBT was observed. The óptic microscopy evidenced variations in the morphology of R. arrhizus, also causing alterations in the ramification of hifas on standard. The products of the metabolism of the DBT had indicated that degradation of the composition for R. arrhizus occurred, whose methabolits had presented one accented inhibition of the germination of Cabbage of the 4 stations (oleracea Brassica to var. capitata). The carried through studies had demonstrated a great biotechnological potential of R. arrhizus in the process of degradation of DBT, being able to be used in the future in biorremediation processes

A poluição relacionada a metais pesados tem recebido uma atenção especial devido a sua alta toxicidade, não biodegradabilidade e tendência de acumular-se na cadeia alimentar. Apesar disso, metais pesados também são considerados recursos valiosos, portanto a sua remoção em conjunto com a sua recuperação torna-se ainda mais importante. Este caso aplica-se aos rejeitos de mineração de cobre, os quais oferecem a possibilidade de recuperação do metal e de sua contenção de maneira segura do meio ambiente. Tais rejeitos se caracterizam por ocuparem enormes áreas inundadas e abrigarem soluções diluídas de cobre (II), porém, muitas vezes, acima dos limites seguros. Diversos processos tradicionais de tratamento mostram-se disponíveis para remover o cobre de tais soluções, no entanto, em certas aplicações eles podem ser ineficientes ou muito onerosos. Nesse contexto, a biossorção é uma alternativa interessante. Nesse processo, certos microrganismos, como fungos, bactérias e algas, ligam-se passivamente ao cobre na forma íons ou outras moléculas em soluções. No presente trabalho foi avaliado o potencial de biossorção de íons cobre (II) pela biomassa do fungo Rhizopus microsporus, coletado e isolado da área de rejeitos da Mina do Sossego, na região norte do Brasil. Isotermas de biossorção foram determinadas experimentalmente em bateladas sob temperatura de 25°C, agitação de 150 rpm, concentração de biomassa de 2,0 a 2,5 g/L e tempo de contato mínimo de 4 horas. O pH mostrou ser um fator importante no equilíbrio da biossorção, sendo o valor máximo da capacidade de biossorção de 33,12 mg de cobre / g biomassa encontrado em pH 6. Valores sucessivamente menores são encontrados pela acidificação da solução, sendo o pH 1 considerado adequado para o processo de dessorção, correspondendo a uma capacidade de biossorção de 1,95 mg/g. Modelos de adsorção de Langmuir e de Freundlich ajustaram-se adequadamente às isotermas tanto com pH controlado quanto não controlado. Foi constatado que a troca iônica é um dos mecanismos envolvidos na biossorção do cobre com Rhizopus microsporus. Tanto o modelo de pseudo-primeira ordem quanto o de pseudo-segunda ordem ajustaram-se aos dados cinéticos da biossorção, sendo que o equilíbrio ocorre em aproximadamente 4 horas. A biomassa conservou a capacidade de biossorção ao operar repetidamente em três ciclos de sorção-dessorção. A biomassa viável e a morta não apresentaram diferença estatisticamente significativa na capacidade de biossorção. / Heavy metal pollution has been receiving a special attention because of the high toxicity of these metals, by their non-biodegradability and by their tendency to accumulate throughout the food chain. Nevertheless, heavy metals are also considered valuable resources, hence their recovery and recycle assumes even greater significance. This is the case of copper mining tailings, which offer the possibility of metal recovery while it must be safely contained from the environment. These wastes are characterized by occupying huge flooded areas with very dilute copper (II) solutions, however, in many cases above safe limits. Various traditional treatment methods are available to remove copper from such solutions; however, for certain applications they may be either ineffective or too costly. In this context, biosorption becomes an interesting alternative. In this process, certain microorganisms such as fungi, bacteria and algae, passively bind to the copper ion or other molecules in solution. In the present study the biosorption potential of copper (II) by the fungal biomass of Rhizopus microsporus, collected and isolated from the tailings area of Sossego mine, located in the northern region of Brazil, has been evaluated. Biosorption isotherms have been experimentally determined by batch experiments at a temperature of 25C, agitation speed of 150 rpm, biosorbent concentration in the range of 2.0 to 2.5 mg/L, and contact time of at least 4 hours. The pH has been found to be a determining factor for the sorption equilibrium, a maximum sorption capacity of 33.12 mg copper / g biomass being found at pH 6. Successively smaller values have been found by the acidification of the solution. A pH value of 1 has been considered adequate for the desorption process, which correspond to a biosorption capacity of 1,95 mg/g. Both Langmuir and Freundlich adsorption models fitted well to equilibrium data using both pH methodologies, however the determination coefficient is slightly higher for the former model. It has been found that ion exchange is one of the mechanisms involved in copper (II) biosorption by Rhizopus microsporus. Both pseudo-first and pseudo-second order models have fitted well to biosorption kinetic data. Equilibrium approaches within approximately 4 hours. The biosorbent has proved to maintain its sorption efficiency after three regeneration cycles. Viable and dead biomasses have not exhibited statistically significant difference in sorption behavior.

Orientador: Gabriela Alves Macedo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-12T23:26:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lopes_DanielleBranta_M.pdf: 1927712 bytes, checksum: 4c84529dc29400d6dfb671ad68c0abc8 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O aumento da demanda por esteres obtidos naturalmente ou por processos biotecnologicos, para aplicacoes como aditivos em alimentos, cosmeticos, industrias farmaceuticas e de lubrificantes, faz necessario o desenvolvimento de catalisadores altamente especificos. Por esta razao, o uso de enzimas como catalisadores para a sintese de esteres de alto valor agregado vem sofrendo um rapido desenvolvimento, por proporcionar a possibilidade de obtencao de um produto atraves de um processo biologico. Embora destinada pela natureza para realizar a hidrolise de lipideos, lipases (E.C. 3.1.1.3) podem, sob condicoes apropriadas de reacao, promover a formacao de esteres atraves de reacoes de acidos e álcoois (esterificacao). Comparadas com processos quimicos ja realizados em uma escala industrial, reacoes enzimaticas ocorrem sob condicoes brandas (e ecologicamente mais favoraveis) apesar de poderem ser mais lentas. A grande vantagem e a especificidade apresentada pelas enzimas, que permite a formacao de derivados lipidicos, os quais nao sao facilmente preparados por processos laboratoriais convencionais. Neste trabalho, foi avaliado o desempenho de lipases microbianas e vegetais, nao-comerciais, e comparadas a uma lipase comercial, na síntese de esteres com possiveis propriedades emulsificantes, bem como a influencia das condicoes de reacao (concentracao de enzima, quantidade de agua, relacao molar dos substratos, tipos de meios reacionais, e cinetica) no processo de esterificacao. A etapa seguinte do estudo foi constituida de um planejamento experimental fatorial completo com o proposito de otimizar a producao do ester oleato de oleila, em meio livre de solvente organico, com a lipase de Rhizopus sp. selecionada por apresentar melhor desempenho catalitico. O mesmo estudo foi realizado tambem com a lipase comercial Lipozyme TL IMR, com finalidade comparativa. Os parametros reacionais estudados foram: razao molar entre os substratos (acido:alcool) e concentracao de enzima (% m/m em relacao a massa de reagentes). Destes ensaios, verificou-se melhor habilidade catalitica da lipase de Rhizopus sp. utilizando maior proporcao de alcool (2:1) e maior quantidade de enzima (9,8%). O mesmo foi observado com a enzima comercial Lipozyme TL IMR, a qual tambem apresentou maior producao de ester quando se fez uso de uma maior proporcao de alcool (3:1) e maior quantidade de enzima (7,0%). A porcentagem de esterificacao obtida pela lipase de Rhizopus sp. (93,1%) foi muito proxima a porcentagem obtida pela lipase comercial Lipozyme TL IMR (94,2%), evidenciando o grande potencial desta enzima nao-comercial na sintese do oleato de oleila. Por fim, foi realizada a caracterizacao parcial do ester quanto as atividades emulsificante e antimicrobiana. Resultados indicaram que o ester produzido neste trabalho demonstrou atividade emulsificante, porem esta nao foi tao alta quando comparada aos emulsificantes comerciais: Dodecil Sulfato de Sodio (SDS) e Tween 80. Observou-se tambem que o oleato de oleila nao foi capaz de inibir o crescimento microbiano de Bacillus subtilis, sendo assim, ate o presente momento, nao foi detectada atividade antimicrobiana para este ester / Abstract: The increasing demand for esters obtained either through natural or biotechnological processes for use as food additives, cosmetics, pharmaceuticals and lubricants requires the development of highly specific catalysts for ester production. For this reason, the use of enzymes as catalysts for the synthesis of esters with high added value is undergoing rapid development. Although the main function of lipases in nature is to catalyze the hydrolysis of lipids, it can also be made to promote ester formation through the reaction of acids and alcohols (esterification) under specific reaction conditions. Although on an industrial scale enzymatic reactions may be longer when under milder and ¿greener¿ conditions compared to chemical processes. The great advantage of working with enzymes is their great specificity, which often allows for the preparation of lipid derivatives not easily obtained using conventional laboratory procedures. This work first evaluated a few variables affecting the synthesis of esters and the esterification process, namely the influence of: the use of commercial and non-commercial lipases of vegetable and fungi origin, reaction conditions, enzyme concentration, amount of water, molar ratio of substrates, types of organic solvents and reaction kinetics. In a second step, a complete factorial design was considered in order to optimize ester production in solvent-free systems using Rhizopus sp. lipase and Lipozyme TL IMR which were chosen because of their good performance. The reaction parameters chosen were molar ratio of substrates (acid:alcohol) and enzyme concentration. Lipase from Rhizopus sp. displayed the best catalytic activity at a molar ratio of 1:2 (acid:alcohol) and an enzyme concentration of 9.8%, whereas Lipozyme TL IMR had the best catalytic activity at a molar ratio of 1:3 and enzyme concentration of 7.0%. The rate of the sterification reaction yielded 93.1% using lipase from Rhizopus sp., very close to what it is obtained using commercial Lipozyme TL IMR that is 94.2%. This result shows a high potential for this non-commercial enzyme to be used as a catalyst for the oleyl oleate synthesis. The characterization of the ester included evaluation of emulsifier and antimicrobial activities. Oleyl oleate synthesized in this study proved to have lower emulsifier activity compared to commercial emulsifiers like sodium dodecyl sulfate (SDS) and Tween 80. Also, oleyl oleate did not inhibit the growth of Bacillus subtilis, thus no antimicrobial activity was observed for this substance / Mestrado / Mestre em Ciência de Alimentos

Orientadores: Gabriela Alves Macedo, Ana Paula Badan Ribeiro / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-25T18:56:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Speranza_Paula_D.pdf: 7220198 bytes, checksum: 8b6f66b900cc6f1b3afb59b799b23584 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Este trabalho teve como objetivos produzir, caracterizar e avaliar as propriedades antimicrobianas de bases lipídicas interesterificadas produzidas com óleos e gorduras da Amazônia utilizando diferentes lipases. No trabalho foram utilizadas duas misturas de óleo e gordura da Amazônia para a produção das bases lipídicas, sendo a primeira delas composta pelo óleo de buriti e a gordura de murumuru e a segunda composta pelo óleo de patauá e a estearina de palma. As reações de interesterificação foram catalizadas por duas lipases em três sistemas enzimáticos diferentes: lipase comercial Lipozyme TL-IM (Novozymes), lipase do micro-organismo Rhizopus sp. e a mistura de ambas as enzimas (comercial + Rhizopus sp.). Em ambas as misturas, os lipídios produzidos apresentaram diferentes características dependendo da enzima utilizada. Na mistura buriti: murumuru, a lipase de Rhizopus sp., além de ser específica pelas posições sn-1,3 do triacilglicerol, foi específica para o tipo de ácido graxo (insaturado). A lipase comercial foi específica apenas pelo tipo de ácido graxo (insaturado), enquanto que a utilização de ambas as enzimas não apresentou efeito sinérgico nesta mistura, os resultados obtidos foram intermediários aos obtidos com as enzimas individualmente. Na mistura patauá: estearina de palma, a lipase de Rhizopus sp. foi específica para o tipo de ácido graxo (insaturados), enquanto que a lipase comercial não demonstrou específicidade para esta mistura. No sistema catalisado por ambas as enzimas também não foi observado efeito sinérgico; os resultdos obtidos foram similiares aos obtidos com a enzima de Rhizopus sp. Para ambas as misturas, com os três sistemas enzimáticos, houve redução nos triacilglceróis trisaturados e tri-insaturados após as reações, com a formação de bases lipídicas predominantemente mono e di-insaturados. Estes lipídios formados mantiveram a concentração elevada de tocoferóis, carotenos e fenóis, indicando que a reação não influenciou na concentração dos compostos minoritários. Na avaliação antimicrobiana, as misturas antes e após a interesterificação foram emulsificadas, produzindo diferentes respostas. Emulsões produzidas com os lipídios interesterificados apresentaram menor tamanho de partícula e maior potencial antimicrobiano, exibindo efeito bactericida; emulsões produzidas com as misturas não-interesterificadas, apresentaram maior tamanho de partícula e menor potencial antimicrobiano, exibindo efeito bacteriostático. Portanto, as lipases foram capazes de catalisar as reações de interesterificação entre os óleos da Amazônia, indicando o potencial destes catalisadores nestas reações. As frações lipídicas obtidas apresentaram atividade antimicrobiana, o que abre precedentes para que estudos biológicos mais aprofundados sejam realizados / Abstract: This study aimed to produce, characterize and evaluate the antimicrobial properties of interesterified Amazonian oils produced by different lipases. Two blends of Amazonian oils were subjected to enzymatic interesterification: the first one was composed by buriti oil and murumuru fat and the second one was composed by patauá oil and palm stearin. The interesterification reactions were catalyzed by two microbial lipases in three different enzymatic systems: one with a commercial lipase Lipozyme-TL-IM (Novozymes); a second with a lipase from the microorganism Rhizopus sp.; and the third with a mixture of both lipases (commercial and Rhizopus sp.). In both blends, depending on the enzyme used, the lipids produced presented different characteristics. In the buriti: murumuru blend, the lipase from Rhizopus sp. besides being specific for the sn-1,3 positions of triacylglycerol was specific for the type of fatty acids (unsaturated). The commercial lipase was specific only for the type of fatty acids (unsaturated), while the use of both enzymes showed no synergistic effect in this blend; the results were intermediate to those obtained with the individual enzymes. In the patauá: palm stearin blend, the lipase from Rhizopus sp. is specific for the type of fatty acid (unsaturated), while commercial lipase showed no specificity to this blend. In the system with both enzymes no synergistic effect was also observed; the results obtained were similiar to those obtained using only the enzyme from Rhizopus sp. In both blends, with the three enzymatic systems, there was a reduction in the proportions of triacylglycerols of the types trisaturated and tri-unsaturated after the reactions, with the formation of predominantly mono -and di- unsaturated lipids. These lipids produced maintained the high concentration of tocopherols, carotenoids and phenolics, indicating that the reaction did not influence the concentration of minor compounds. In the antimicrobial evaluation, the blends before and after interesterification were emulsified, producing different responses. Emulsions produced with interesterified lipids showed lower droplet size and higher antimicrobial activity (bactericidal effect); emulsions produced with non-interesterified blends showed larger droplet size and lower antimicrobial activity (bacteriostatic effect). Therefore, lipases were able to catalyze the interesterification reactions between Amazonian oils, indicating the potential of these catalysts in these reactions. Lipids obtained showed antimicrobial activity, which encourages more detailed biological studies / Doutorado / Ciência de Alimentos / Doutora em Ciência de Alimentos

Tématem diplomové práce je imobilizace lipáz a konkrétně studium interakcí mezi lipázou a nosičem na bázi uhlíku. Lipáza izolovaná z kmene Rhizopus arrhizus byla adsorbována přímo na různé typy grafen oxidu (a1, a, b, c a d) a na grafen oxid typu a1 modifikovaný poly(ethylenglykolem), PEG-a1. Enzym adsorbovaný na nosič a1 byl následně sesítěn pomocí glutaraldehydu a vzorek byl označen jako GA(RA-a1). Vliv hydrofobního charakteru povrchu nosiče na účinnost imobilizace byl potvrzen vyšší úchovou počáteční aktivity enzymu imobilizovaného na více hydrofobním nosiči (nižší koncentrace polárních skupin) i při vyšší koncentraci rozpustného enzymu v roztoku. Stanovení enzymové aktivity bylo provedeno spektrofotometricky za použití p-nitrofenyl laurátu (p-NPL) jako substrátu. Pro imobilizovaný a volný enzym byly stanoveny základní biochemické a kinetické parametry. Optimální pH kovalentně imobilizovaného enzymu bylo posunuto do více kyselého oblasti (pH 7-8) ve srovnání s volným enzymem, kdy bylo optimum dosaženo při pH 9. Tepelná stabilita imobilizovaného enzymu byla výrazně zlepšena v případě vzorku GA(RA-a1), kde bylo aplikován glutaraldehyd po adsorpci enzymu na nosič. Sesíťování adsorbovaného enzymu pomocí glutaraldehydu vedlo ke zlepšení tepelné stability vzorku, a to pravděpodobně v důsledku intermolekulárních kovalentních vazeb. Na základě měření stability enzymu při teplotě 4 C ve fosfátovém pufru bylo prokázáno značné zlepšení úchovy lipolytické aktivity imobilizovaného vzorku oproti volnému enzymu. Volný enzym ztratil více než 84 % své původní aktivity za 42 dní, zatímco imobilizovaný enzym na nosiči c si zachoval 100 % své původní aktivity. Nejlepší stabilitu enzymu při úchově měl nosič c, když si po 180 dnech stále zachoval 87 % své původní aktivity.