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http://hdl.handle.net/11612/2355| Authors: | Oliveira, Nayra Morgana Lima de |
| metadata.dc.contributor.advisor: | Almeida, Alex Fernando de |
| Title: | Produção de lipase de Candida Viswanathii em biorreator de bancada e imobilização da enzima em nanoparticulas magnéticas de quitosana para a produção de ésteres |
| Keywords: | Óleos vegetais; planejamento experimental; imobilização; nanopartículas magnéticas; esterificação; Vegetable oils; experimental planning; immobilization; magnetic nanoparticles; esterification |
| Issue Date: | 12-Mar-2020 |
| Publisher: | Universidade Federal do Tocantins |
| metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Alimentos - PPGCTA |
| Citation: | OLIVEIRA, Nayra Morgana Lima de. Produção de lipase de Candida Viswanathii em biorreator de bancada e imobilização da enzima em nanoparticulas magnéticas de quitosana para a produção de ésteres. 2020. 138f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia de Alimentos) – Universidade Federal do Tocantins, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Alimentos, Palmas, 2020. |
| metadata.dc.description.resumo: | Lipases são enzimas hidróliticas que catalisam reações de hidrólise de triacilgliceróis na presença de água e reações de esterificação e transesterificação na ausência de água, possuindo grande destaque e importância para aplicações no setor alimentício. Este trabalho teve como objetivo selecionar fontes de carbono e nitrogênio para o cultivo submerso da levedura Candida viwanathii para a produção de lipase, otimizar as condições nutricionais do meio de cultivo pelo planejamento experimental DCCR, aplicar as condições otimizadas em biorreator STR e imobilizar a enzima em nanopartículas magnéticas de quitosana funcionalizada com diferentes ativadores (glutaraldeído, epicloridrina e líquido iônico) para testar a viabilidade na produção de ésteres de isoamila com diferentes ácidos graxos. Nas condições testadas, o extrato de levedura obteve os melhores resultados, com uma produção de 7,70 U.mL-1 e como fonte de carbono não lipídica o sorbitol se destacou com uma produção enzimática de 13,66 U.mL-1 . O óleo vegetal selecionado como fonte de carbono indutora foi o óleo de soja (12,69 U.mL-1 ) na presença de sorbitol e extrato de levedura. Após o DCCR, os parâmentros nutricionais sorbitol, extrato de levedura e óleo de soja obteve a melhor condição, para as condições testadas, com a utilização de 7,5 g.L-1 , 10 g.L-1 e 23,4 g.L-1 , respectivamente, conseguindo uma produção de 13,56 U.mL-1 . A melhor condição no biorreator apresentou uma produção semelhante ao observado após o planejamento experimental (13,75 U.mL-1 ). As imobilizações realizadas com diferentes ativadores alcançaram rendimentos de 96,56%, 93,19%, e 83,5% para as nanoparticulas ativadas com epicloridrina, glutaraldeído e líquido iônico respectivamente. Os maiores rendimentos de esterificação após 24h de reação, quando utilizado octano como solvente, foram de 12,29% para ácido láurico utilizando enzima imobilizada com liquido iônico, 14,5% para ácido miristico utilizando enzima imobilizada com glutaraldeído, 6,65% e 6,61% para o ácido palmítico utilizando enzima imobilizada com glutaraldeído e líquido iônico, e 12,75% para o ácido esteárico utilizando enzima imobilizada com líqudio iônico. Com a utilização do dimetilsulfóxido como solvente, os rendimentos de esterificação após 24h foram 40% para o ácido láurico utilizando enzima imobilizada com glutaraldeído, 50,53% para o ácido miristico utilizando enzima imobilizada com líquido iônico, 66,25% para o ácido palmítico utilizando enzima imobilizada com glutaraldeído e 68,35% para o ácido esteário utilizando enzima imobilizada com glutaraldeído. Assim a otimização do cultivo para aumento na produção enzimática se mostrou eficiente utilizando um óleo vegetal de baixo custo. Além disso, a imobilização da lipase em nanoparticulas magnéticas de quitosana apresentou potencial para aplicações na síntese de ésteres utilizando ácidos graxos de cadeia longa como substratos. Finalmente a lipase imobilizada em nanoparticulas magnéticas de quitosana funcionalizadas com glutaraldeído, epicloridrina e líquido iônico se mostraram como promissores biocatalisadores com alto potencial de uso na indústria de alimentos. |
| Abstract: | Lipases are hydrolytic enzymes that catalyze hydrolysis reactions of triacylglycerols in the presence of water and esterification and transesterification reactions in the absence of water, having great prominence and importance for applications in the food sector. This work aimed to select carbon and nitrogen sources for the submerged cultivation of the yeast Candida viwanathii for the production of lipase, to optimize the nutritional conditions of the culture medium by the experimental DCCR planning, to apply the optimized conditions in STR bioreactor and to immobilize the enzyme in magnetic chitosan nanoparticles functionalized with different activators (glutaraldehyde, epichlorohydrin and ionic liquid) to test the viability in the production of isoamyl esters with different fatty acids. Under the conditions tested, the yeast extract obtained the best results, with a production of 7,70 U.mL-1 and as a non-lipid carbon source, sorbitol stood out with an enzymatic production of 13,66 U.mL-1 . The vegetable oil selected as an inducing carbon source was soybean oil (12,69 U.mL-1 ) in the presence of sorbitol and yeast extract. After the DCCR, the nutritional parameters sorbitol, yeast extract and soybean oil obtained the best condition, for the conditions tested, with the use of 7,5 g.L-1 , 10 g.L-1 and 23,4 g.L-1 , respectively , achieving a production of 13,56 U.mL-1 . The best condition in the bioreactor showed a production similar to that observed after the experimental planning (13,75 U.mL-1 ). Immobilizations performed with different activators reached yields of 96,56%, 93,19%, and 83,5% for nanoparticles activated with epichlorohydrin, glutaraldehyde and ionic liquid respectively. The highest esterification yields after 24 h of reaction, when octane was used as solvent, were 12,29% for lauric acid using enzyme immobilized with ionic liquid, 14,5% for myristic acid using enzyme immobilized with glutaraldehyde, 6,65% and 6,61% for palmitic acid using enzyme immobilized with glutaraldehyde and ionic liquid, and 12,75% for stearic acid using enzyme immobilized with ionic liquid. With the use of dimethyl sulfoxide as a solvent, the esterification yields after 24 h were 40% for lauric acid using enzyme immobilized with glutaraldehyde, 50,53% for myristic acid using enzyme immobilized with ionic liquid, 66,25% for palmitic acid using enzyme immobilized with glutaraldehyde and 68,35% for stearic acid using enzyme immobilized with glutaraldehyde. Thus, crop optimization to increase enzyme production was shown to be efficient using a low-cost vegetable oil. In addition, the immobilization of lipase in magnetic chitosan nanoparticles showed potential for applications in the synthesis of esters using long-chain fatty acids as substrates. Finally, lipase immobilized on magnetic chitosan nanoparticles functionalized with glutaraldehyde, epichlorohydrin and ionic liquid have shown to be promising biocatalysts with high potential for use in the food industry. |
| URI: | http://hdl.handle.net/11612/2355 |
| Appears in Collections: | Mestrado em Ciência e Tecnologia de Alimentos |
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