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Author: Dias, Kleydiane Braga
Advisor: Almeida, Alex Fernando de
Title: Acúmulo de lipídios intracelulares e imobilização de lipase por Candida viswanathii: potencial para hidrólise de gordura de frango
Keywords: Levedura oleaginosa;Enzima;Óleo Microbiano;Encapsulação;Hidrólise;Oleaginous yeast;Enzyme;Microbial Oil;Encapsulation;Hydrolysis
Issue Date: 5-Dec-2016
Publisher: Universidade Federal do Tocantins
Program: Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia - PPGB
Citation: DIAS, Kleydiane Braga. Acúmulo de lipídios intracelulares e imobilização de lipase por Candida viswanathii: potencial para hidrólise de gordura de frango.2016.141f. Dissertação (Mestrado em Biotecnologia) – Universidade Federal do Tocantins, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia, Gurupi, 2016.
Resumo: Este trabalho teve como objetivos avaliar as condições de cultivo para a produção de lipase e acúmulo de lipídio pela levedura Candida viswanathii utilizando diferentes fontes de carbono e nitrogênio em condições submersas, imobilizar a lipase e avaliar o seu potencial em reação de hidrólise de gordura de frango em biorreator tipo cesto. Os cultivos submersos em condições limitantes de nitrogênio com diferentes fontes de lipídios puros ou complexos mostraram que C. viswanathii acumulou 44% de lipídio intracelular em trioleína e 39% em azeite de oliva utilizando extrato de levedura como fonte de nitrogênio. Nestas condições, a produção de lipase foi 26,78 U/ml em azeite de oliva e 23,6 U/ml em trioleína. O nitrato de amônio inibiu a produção de lipase em 48% em trioleína e 69% em azeite de oliva. Além disso, a análise dos ácidos graxos revelou predominância de ácido oleico (C18:1), em proporções de 69,31, 60,69 e 68,84%, para azeite de oliva, glicose e azeite/glicose, respectivamente. Quanto à imobilização, estudou-se a influência do diâmetro da esfera e da concentração de alginato, obtendo-se o melhor diâmetro de 2 mm e concentração de 2% de alginato, com atividade enzimática de 13,42 U/g e 28 U/g, respectivamente. Utilizou-se alginato de sódio em sua forma convencional e modificado com glutaraldeído, álcool polivinílico e carboximetilcelulose, sendo que o alginato na forma convencional foi o que apresentou melhores resultados, obtendo-se 28,6 U/g e mais de 50% de atividade após 15 ciclos de reuso. A caracterização da lipase livre e encapsulada de C. viswanathii revelou temperatura ótima de atividade de 35 ºC para a enzima encapsulada e na faixa de 40 – 45 ºC para a lipase livre sobre a hidrólise do p-NPP. Sobre a hidrólise de gordura de frango, tanto enzima livre quanto encapsulada apresentaram temperatura ótima de atividade à 40 ºC. Quanto à estabilidade térmica, a enzima livre apresentou boa estabilidade até 12h de incubação nas temperaturas de 30 e 40 ºC. Já a enzima encapsulada mostrou-se estável em até 72 horas de incubação nas mesmas temperaturas. A enzima livre apresentou aumento de atividade na presença de NH4Cl e CaCl2 (117,50% e 111,25%, respectivamente). Já a lipase encapsulada apresentou aumento na atividade com todos os íons analisados, sendo CaCl2 (152,94%), NH4Cl (145,88%), BaCl2 (144,12%) e NaCl (138,24%). Em relação à hidrólise, observou-se que tanto a enzima livre como encapsulada apresentaram maior atividade hidrolítica após 96 horas de incubação, em que a enzima encapsulada obteve 34,66% de hidrólise e a enzima livre obteve 17,91% de hidrólise. Assim, a levedura Candida viswanathii mostrou-se eficiente tanto para o acúmulo de lipídio, quanto para a produção de lipase nas condições estabelecidas. Além disso, a enzima encapsulada apresentou boa estabilidade e potencial para aplicação na hidrólise de gordura de frango.
Abstract: The aim of this work was to evaluate the culture conditions for lipase production and lipid accumulation by yeast Candida viswanathii using different carbon sources and nitrogen under submerged conditions; and to immobilize the lipase produced in alginate and to evaluate its potential for poultry fat hydrolysis in basket type bioreactor. Submerged cultures under nitrogen-limiting conditions with different sources of pure or complex lipids showed that C. viswanathii accumulated 44% intracellular lipid in triolein and 39% in olive oil using yeast extract as a source of nitrogen. Under these conditions, lipase production was 26.78 U/ml using olive oil and 23,6 U/ml with triolein. Ammonium nitrate inhibited lipase production in 48% with triolein and 69% wiht olive oil. In addition, analysis of fatty acids showed a predominance of oleic acid (C18:1), in proportions of 69.31, 60.69 and 68.84%, for olive oil, glucose and olive oil/glucose, respectively. The influence of drop diameter and alginate concentration was studied, obtaining the best 2 mm diameter and 2% alginate concentration, with enzymatic activity of 13.42 U/g and 28.0 U/g , respectively. Sodium alginate was used in its conventional form and modified with glutaraldehyde, polyvinyl alcohol and carboxymethylcellulose, and the alginate in the conventional form gave the best results, obtaining 28.6 U/g and more than 50% activity after 15 cycles of reuse. The free and encapsulated lipase characterization of C. viswanathii revealed an optimal activity temperature of 35 °C for the encapsulated enzyme and in the 40-45 °C range for free lipase on the hydrolysis of p-NPP. On the hydrolysis of poultry fat, both free and encapsulated enzyme presented optimum temperature of activity at 40 ºC. As for thermal stability, the free enzyme presented good stability up to 12 h of incubation at temperatures of 30 and 40 ºC. The encapsulated enzyme was stable in up to 72 hours of incubation at the same temperatures. The free enzyme showed increased activity in the presence of NH4Cl and CaCl2 (117.50% and 111.25%, respectively). In addition, the encapsulated lipase presented increased activity with all the ions analyzed, being CaCl2 (152.94%), NH4Cl (145.88%), BaCl2 (144.12%) and NaCl (138.24%). In relation to the hydrolysis, it was observed that both the free and encapsulated enzyme presented higher hydrolytic activity after 96 hours of incubation, in which the encapsulated enzyme obtained 34.66% hydrolysis and the free enzyme obtained 17.91% hydrolysis. Thus, yeast Candida viswanathii proved to be efficient both for lipid accumulation and for lipase production under the established conditions. In addition, the encapsulated enzyme presented good stability and potential for application in poultry fat hydrolysis.
URI: http://hdl.handle.net/11612/387
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