Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T07:24:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 285334.pdf: 1434352 bytes, checksum: 402a410a53c6791aa6bc06a1fc33d92c (MD5) / Este trabalho apresenta dados experimentais referentes à glicerólise de óleo de oliva usando a enzima Novozym 435 em sistema com solvente orgânico terc-butanol na produção de monoacilgliceróis (MAGs) e diacilgliceróis (DAGs). Os experimentos foram desenvolvidos em sistema batelada para o estudo das cinéticas das reações e avaliação dos efeitos da temperatura (40 a 70ºC), concentração de enzima imobilizada (2,5 a 15%, m/m, em relação aos substratos), relação molar de glicerol:óleo (0,33:1; 0,8:1; 3:1; 6:1 e 9:1) e relação volumétrica de solvente:substratos de 1:1 e 5:1 (v/v). Os resultados mostraram que a glicerólise catalisada por lipase em meio com terc-butanol pode ser uma potencial rota para a produção de altos conteúdos de MAGs e DAGs. Os resultados também mostraram que é possível maximizar a produção de MAGs e/ou DAGs, dependendo da relação molar de glicerol:óleo utilizada no sistema reacional. Altos conteúdos de MAGs (~73% m/m) e DAGs (~56% m/m) foram obtidos usando relação molar de glicerol:óleo de 9:1 e 0,8:1, e concentrações de enzima de 15 e 10% (m/m), respectivamente, ambos em 12 horas de reação a 55ºC e 600 rpm. Os maiores conteúdos da mistura de MAGs + DAGs (~89% m/m) foram obtidos utilizando relação molar de glicerol:óleo de 6:1, a 70ºC, 600 rpm e concentração de enzima de 10% (m/m). Este trabalho também apresenta um estudo de modelagem matemática dos dados experimentais. Reações paralelas de glicerólise e hidrólise foram consideradas para estimar as constantes da velocidade por minimização da função objetivo. De um modo geral, correlações satisfatórias foram obtidas entre os dados experimentais e os modelos propostos, obtendo-se assim, um melhor entendimento da cinética da reação. A única condição que não apresentou boa correlação dos dados experimentais com o modelo foi o uso da relação molar de glicerol:óleo de 9:1. Isto aconteceu, provavelmente, pelos diversos fenômenos que envolvem o uso do excesso de glicerol em reações enzimáticas. / This work reports experimental data regarding the glycerolysis of olive oil using Novozym 435 in tert-butanol organic system aiming at the production of monoacylglycerols (MAGs) and diacylglycerols (DAGs). Experiments were performed in batch mode, recording the reaction kinetics and evaluating the effects of temperature (40 to 70ºC), immobilized enzyme concentration (2.5 to 15wt%), glycerol:oil molar ratio (0.33:1; 0.8:1; 3:1; 6:1 and 9:1) and using tert-butanol:oil/glycerol volume ratio of 1:1 and 5:1 (v/v). Experimental results showed that lipase-catalyzed glycerolysis in tert-butanol might be a potential route for the production of high contents of MAGs and DAGs. Results also showed that it is possible to maximize the production of MAGs and/or DAGs, depending on the glycerol to oil molar ratio employed in the reactional system. Higher contents of MAGs (~73wt%) and DAGs (~56wt%) were achieved using glycerol to oil molar ratio of 9:1 and 0.8:1, and enzyme concentration of 15 and 10wt%, respectively, both in 12 hours of reaction at 55ºC and 600 rpm. Higher contents of the mixture of MAGs + DAGs (~ 89%wt%) were achieved using glycerol to oil molar ratio of 6:1, at 70ºC, 600 rpm, enzyme concentration of 10% (wt%). This work also reports the kinetic modeling of experimental data. The glycerolysis and hydrolysis parallel reactions were considered with rate constants estimated by minimizing a maximum likelihood function. In general, a satisfactory agreement between experimental data and model results was obtained, thus allowing a better understanding of the reaction kinetics. The condition that did not present a good correlation between the experimental data and the proposed kinetic model was the relationship molar glycerol:oil of 9:1. This occured, probably, because the several phenomena involved in the use of excess glycerol in enzymatic reactions.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T19:28:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 292134.pdf: 3411857 bytes, checksum: e3fa5d31c847d432ec966feb1c9b8946 (MD5) / O objetivo deste estudo foi apresentar novas informações experimentais para a obtenção de emulsificantes (monoacilgliceróis e/ou diacilgliceróis) por meio da glicerólise de óleo de peixe em diferentes sistemas (livre de solvente e de surfactante, na presença de terc-butanol ou contendo surfactante de grau alimentício), utilizando-se a lipase Novozym® 435 como catalisador. Entre os surfactantes testados (Tween 60, Tween 65, Tween 80 e lecitina de soja), o Tween 65 foi escolhido para o aprofundamento do estudo no meio contendo este aditivo, com o intuito de melhorar o contato entre os substratos imiscíveis (óleo e glicerol) e a enzima. Análises prévias verificaram, entretanto, que a lipase testada pode agir sobre todos os surfactantes avaliados. Nas reações de glicerólise testadas, o efeito de parâmetros de processo relevantes (concentração de enzima, temperatura, proporção molar de glicerol e óleo, proporção de solvente, concentração de surfactante) para a produção dos emulsificantes desejados foi avaliado em todos os meios reacionais. Para todos os sistemas, as condições da glicerólise mostraram-se importantes para a obtenção dos produtos desejados. Apesar de a reação de glicerólise ter sido viável em meio livre de solvente e de surfactante, foi necessário um longo tempo de reação (24h) para a obtenção de quantidades satisfatórias de mono- (25,93% m/m) e diacilgliceróis (38,24% m/m). Estes teores foram obtidos em reação conduzida a 70°C em banho-maria do tipo Dubnoff, com 5% de lipase (em massa, em relação ao total de substratos) e com a proporção molar de glicerol e óleo de 1:1. Foi possível produzir 43,30% e 43,10% de diacilgliceróis em meios contendo, respectivamente, 1:1 (v/v) de tercbutanol e 5% (m/m em relação ao total de substratos) de Tween 65. As reações para os dois sistemas foram conduzidas a 70°C, durante 2h sob agitação mecânica, utilizando-se a proporção molar de glicerol:óleo de 1:1 e 15% de lipase (m/m). Este estudo descreveu a viabilidade da produção de monoacilgliceróis e/ou diacilgliceróis enriquecidos em EPA e DHA, utilizando-se diferentes meios reacionais. / The aim of this study was to present new experimental information concerning the production of emulsifiers (monoacylglycerols and/or diacylglycerols) by means of glycerolysis of fish oil in different reaction systems (solvent-free and surfactant-free, with tert-butanol or with a food grade surfactant), by using the lipase Novozym® 435 as catalyst. After a screening of different surfactants (Tween 60, Tween 65, Tween 80 and soy lecithin), Tween 65 was chosen for further studies for the system containing this additive, in order to improve the contact between the immiscible substrates (glycerol and oil) and the enzyme. Previous analyses indicated, however, the lipase can modify all tested surfactants. In the performed glycerolyses reactions, the effect of the more relevant process parameters (enzyme concentration, temperature, glycerol to oil molar ratio, solvent ratio or surfactant concentration) on mono- and diacylglycerols production was assessed. For all systems, reaction conditions proved to be important for the formation of the desired products. Although the glycerolysis reaction in a solvent-free and surfactant-free system has been feasible, a long time (24h) was necessary to achieve appreciable amounts of monoacylglycerols (25.93wt%) and diacyglycerols (38.24wt%). These contents were observed for the reaction performed at 70°C in a Dubnoff water bath, with 5wt% of lipase (based on total substrates) and the glycerol to oil molar ratio of 1:1. It was possible to produce 43.30wt% and 43.10wt% of diacylglycerols in the reaction media containing, respectively, 1:1 (v/v) of tert-butanol and 5wt% of Tween 65 (based on total substrates). Reactions for both systems were carried out at 70°C for 2h under mechanical stirring, with the glycerol to oil molar ratio of 1:1 and 15wt% of lipase. This study described the feasibility of enzymatic synthesis of mono- and/or diglycerides rich in omega-3 fatty acids by using different reaction media.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T21:54:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 293958.pdf: 1954377 bytes, checksum: 1e6ac0ed1848ab178308a02a4af12b34 (MD5) / Nas pesquisas com óleos e gorduras alimentícios, estudos vêm indicando que os produtos ricos em diacilgliceróis, em especial sn-1,3-diacilgliceróis, podem apresentar uma ação benéfica sobre a saúde humana, pois são metabolizados totalmente, o que não ocorre com as moléculas de triacilgliceróis. Aliado a isto, sabe-se que a glicerólise de óleos é, estequiometricamente, bastante favorável à produção de mono- e diacilgliceróis. Entretanto, o método tradicional de obtê-los não é indicado para a obtenção de produtos de qualidade, com propriedades funcionais, devido ao emprego de condições agressivas de temperatura e, geralmente, de solventes orgânicos. Logo, observa-se a necessidade de substituir este processo de obtenção de emulsificantes, tão indesejável ecológica, sensorial e, até, economicamente, bem como de fornecer alimentos industrializados que balanceiem a atual proporção de ácido graxos essenciais ômega-6 e ômega-3 na dieta. Por conseguinte, o presente estudo objetivou a produção de diacilgliceróis ricos nos ácidos graxos eicopentaenóico (EPA) e docosahexaenóico (DHA), através da glicerólise enzimática de óleo de peixe (Savelha), utilizando a Lipozyme® RM IM como catalisador. Fez-se o estudo cinético das concentrações de diacilgliceróis formadas em condições reacionais pré-estabelecidas, em meio contendo surfactante de grau alimentício (Tween 65, 80 e 85). A auto-oxidação do meio e a atividade de esterificação da enzima foram monitoradas ao final da reação. Inicialmente, adequou-se a determinação da atividade enzimática, e, adicionalmente, verificou-se que a lipase não condicionada termicamente apresentava atividade maior do que a enzima condicionada a 40 °C durante 1 h. Análises preliminares indicaram que a lipase atua sobre a lecitina de soja, motivo pelo qual este fosfolipídeo não foi empregado na continuidade do trabalho. Além disso, verificou-se que, possivelmente, a lipase não atua sobre os surfactantes selecionados para o estudo cinético. Por fim, observou-se que a reação de glicerólise sem adição de Tween foi a que se destacou positivamente para a produção de diacilgliceróis. Esta reação apresentou a maior produtividade (0,25 mmoles/(g meio reacional.h)) em 56,23% de triacilgliceróis convertidos, associada à maior velocidade inicial específica de formação de diacilgliceróis (0,44 mmoles/(g meio reacional.h)). Também foi a que teve o menor índice de peróxido ao final da reação, entretanto, a atividade específica da enzima foi reduzida em 38,77%.